De acordo com o site Variety, a atriz Kristen Bell (Veronica Mars, Heroes) foi escalada para fazer a voz da personagem feminina principal do longa de animação computadorizada de Astro Boy, baseado no mangá de mesmo nome de Osamu Tezuka.
Outros membros do elenco já confirmados incluem Freddie Highmore (A Fantástica Fábrica de Chocolate, As Crônicas de Spiderwick) no papel-título, Nicolas Cage (Cidade dos Anjos, 8mm), Donald Sutherland (Orgulho e Preconceito, Seis Graus de Separação), Nathan Lane (A Gaiola das Loucas), Bill Nighy (Piratas do Caribe: O Baú da Morte, Piratas do Caribe: No Fim do Mundo) e Eugene Levy (American Pie, Serendipity).
Na área dos animês, Bell já havia feito a voz de Harumi no filme O Reino dos Gatos, do Studio Ghibli.