片中的大熊猫和小熊猫分别由大熊猫毛毛和六只小熊猫共同出演

　　毛毛和六只小熊猫--饰演 熊猫妈妈和胖胖

　　在《熊猫回家路》中演出母熊猫的毛毛，出生于一九九九年，二〇〇〇年时被卧龙研究中心的工作人员自野外救回进行人工哺育，之后中国大陆著名歌手毛阿敏在造访卧龙时认养了它，并将它取名为毛毛。二〇〇四年，毛毛参加了北京奥运会吉祥物影片的拍摄工作，二〇〇八年参演电影《熊猫回家路》，同年五月却因汶川地震丧生，她身后遗留下三个小孩，最大的三岁，最小的一岁，其中有两只都参与了电影拍摄工作。

　　至于演出小熊猫男主角胖胖的六只小熊猫，分别是武俊、武杰、华龙、华傲、星点和竹林，其中武俊被大家昵称为小帅，因为它除了长得帅，性格也相当温柔，与人交往更是大方得体，它因此在电影里成为出镜率最高的明星。导演俞钟表示，电影拍摄初期，每只小熊猫都十分怕镜头，不但不敢正视，还会躲镜头，但到最后习惯了后，大家都变得很大方。

　　这六只参与电影工作的熊猫演出时年纪大约半岁，目前已一岁多，地震发生后，只有武俊留在卧龙临时安置点，其余全都移往雅安。