本片中聚集了威尔·史密斯、蕾妮·琪维格、安吉丽娜·朱丽、罗伯特·德尼罗、杰克·布莱克等大腕明星，甚至连大导演马丁·斯科西斯也亲自上阵献声，这样的演出阵容在任何影片中都是不可想象的。导演莱德曼表示，当初只是想想都觉得很可怕，他们可都是好莱坞的大牌，任何一个都怠慢不得。尤其是看到罗伯特·德尼罗和马丁·斯科西斯的时候，导演觉得自己的心脏都短暂停跳了，但实际上他们都非常亲切。
为使每个角色都拥有独特的风格，监制、导演以及动画师和角色设计师都对海洋生物做了深入研究。他们看了大量鱼类纪录片、鱼百科书，又去了长岛水族馆(Long Beach Aquarium)，终于找到合适的“鱼”选，由于故事设于珊瑚礁中，所以最后鱼主角也是珊瑚礁中常见的品种。影片中每个鱼类角色的造型均是参照配音演员的个人形象和气质进行塑造，比如西克斯有两条粗粗的眉毛，短小的身材，这都是大导演斯科西斯的特点，可以说当每个演员看见自己的角色图片时都非常满意。
通常情况下，演员在录音室配音时都会录像，动画师会根据演员现场的动作和表情进一步刻画动画人物。对《鲨鱼故事》来说，这一环节显得更为重要。动画师们希望能够尽量多地捕捉演员的动作和表情，以让所有的演员尽可能形象地表现片中的鱼类。以威尔·史密斯为例，设计小组翻看了他大量的音乐录影带，以找到他动作的特点。配音时的录像也给了设计小组很大的帮助，他在句与句之间的空闲时间所做的动作，都给了动画师灵感。所有创作人员都非常高兴能够和这么优秀的配音演员合作，他们充满热情的表演给影片带来了意想不到的效果，这是在影片创作初期想象不到的，所以《鲨鱼故事》虽然是动画片，却尤如巨星亲自演出般栩栩如生。不过，单看鱼的样子，已令人笑破肚皮。
●搞笑组合和精彩配角
导演为了取得最好的配音效果，根据影片的角色关系，将几位配音演员划分成了几个小组。录音室里巨星云集，相互飚演技，自然会发生很多趣事。
组合一：罗伯特·德尼罗与斯科西斯
平日说话像机关枪似的斯科西斯和十足黑帮老大口吻的罗伯特·德尼罗，以独特的节奏感和说话方式取胜，他们跟着剧本你一句我一句，相互启发，不时插入幽默对白，不断撞击出创作的火花。连导演都不得不感叹：这不是我们能在剧本中表达的东西。而对于其他工作人员来说，只是看他们两个人相互表演就已经是一件快乐的事了。录音时有一句西克斯和里诺的一句对话——“什么什么啊？”，他们加入了自己特有的幽默，演绎得惟妙惟肖，给大家带来很多欢笑。正如斯科西斯所言：毕竟他们在一起合作了三十年并完成了九部影片，已经有了自己的一套风格。不同的是，以前每次都是斯克塞斯担任导演，德尼罗做演员，但《鲨鱼故事》是他们第一次共同担任影片中的演员，这种场景可谓难得一见。
组合二：威尔·史密斯和杰克·布莱克
这两个人一瘦一肥，小鱼儿对大白鲨，加上又都是搞笑天才，单听他们的声音，就已经令人捧腹大笑了。这两个好莱坞最具幽默创造力的演员，为影片带来了无尽的快乐。
组合三：多哥·E·多哥和奇格·马力
他们饰演两个来自牙买加的水母厄尼和波尼。他们是洗鲸店老板西克斯的跟班，对老板忠心耿耿，缺乏头脑而又幽默感十足。他们替老板打理洗鲸店的同时也给奥斯卡制造了很多麻烦。最开始为这两个角色找配音演员的时候，梦工厂就想到了奇格·马力，而奇格也很快就表示他有兴趣并签署了演出合约。非常幸运的是制作小组很快就找到多哥·E·多哥和马力搭档演出这对活宝。马力回忆当时梦工厂提出希望他能为这个角色配音时，他一再确认他们是要一个充满运动感的牙买加口音而不是通常的细声细气的声音。他说如果没有多哥·E·多哥，配音工作不会这么顺利，因为对于奇格·马力这个音乐人来说，毕竟表演不是他的长项。多哥也非常高兴能够和马力一起工作，他一直认为马力是个了不起的艺术家，以前也曾多次看过他的表演，因为自己不从事音乐行业，所以从来没敢想两个人可以有机会合作。
影片中有一个角色是资深的新闻主持人凯蒂·卡伦特，最后找到了NBC电视台新闻节目主持人凯蒂·考力克，她是一位让观众非常认可的新闻节目主持人，而且也实在没有比NBC“今日新闻”节目的主持人更合适这个角色的了。和其它动画片一样，创作小组中也有几位工作人员为影片献声，其中包括对白编剧代弗·史密斯为一个螃蟹配音，而故事编写组负责人大卫·索伦为一只小虾配音。
●中国影视大腕献声中文版
由于原版配音如此无可挑剔，此片一经引进中国，影片的中文配音人选就成了令片方和发行方大伤脑筋的事，经过多次推敲筛选，配音阵容才终于敲定。片中男主角奥斯卡、女主角美丽的天使鱼安吉、黑帮教父里诺分别由曾获威尼斯国际电影节最佳男演员奖的夏雨、当红女星李冰冰、著名实力派演员张涵予配音。这次是夏雨、李冰冰第一次为好莱坞动画片献声，两人都表示会努力用声音把这部影片演绎到最佳。
●夏雨(中文配音版饰裂唇小鱼奥斯卡)
夏雨的古灵精怪的样子，让所有人觉得他是中国演员中最适合给奥斯卡配音的演员，加之夏雨年纪轻轻却拥有的不凡的成就，奥斯卡的声音非他莫属。1994年，年少的夏雨就因 《阳光灿烂的日子》获得第51届威尼斯国际电影届最佳男演员奖和第33届台湾电影金马奖最佳男主角奖。1998年，他又因《西洋镜》获得第13届东京国际电影节最佳男主角提名。近几年夏雨片约不断，拍摄了 《卡拉是条狗》、IMAX电影《熊猫之梦》(好莱坞制作)、《我的兄弟姐妹》、《那时花开》、《警察有约》等，受到了中国乃至世界观众的喜爱。
●李冰冰(中文配音版饰艳丽天使鱼安吉)
所有工作人员见到李冰冰时都会说,她和安吉简直是双胞胎！一双会说话的眼睛和微微翘起的嘴，让人觉得安吉这个角色就是为李冰冰量身定做的，相比蕾妮·琪维格，李冰冰与角色在形象上更加贴近，这也是本片选择李冰冰为安吉配音的重要原因。
李冰冰是近几年来国内影视圈中炙手可热的女演员之一，她参与演出的电视剧《大明宫词》、《少年包青天》、《一脚定江山》、《花样年华》收视率都相当高，去年她在电影《天下无贼》中的表演更是给人留下了深刻的印象。配音当天恰逢是李冰冰的生日，她表示在录音棚中用声音演绎电影角色度过生日这还是头一回，对自己来说非常具有纪念意义。
●张涵予(中文配音版饰大白鲨里诺)
张涵予表示他能为大白鲨里诺配音是一方面是因为《鲨鱼故事》是一部能令自己感动的电影，里诺这个角色非常有个性；另一个更重要的原因是他的偶像罗伯特·德尼罗也为这个角色配音。当他听到能和偶像共“饰”同一角色时兴奋不已，毫不犹豫的接受了这份“荣耀”。张涵予曾出演过《手机》等多部影片，不仅是电影圈里的“老人”，还是配音界的实力派，曾经为许多著名的影片配过音，如《拯救大兵瑞恩》、《指环王》、《特洛伊》等。04年他还在《天下无贼》中成功的演绎了正义聪颖的警察形象。
