トム…ジェームズ・マースデン(吹替：中村悠一)
マディ…ティカ・サンプター(吹替：井上麻里奈)
ソニックの地球の家族。かつて孤独だったソニックが「ドーナツ・キング」と呼んだグリーンヒルズの保安官トムと、その愛妻マディ。

マリア…アリーラ・ブラウン(吹替：悠木碧)
物語に大きく関わる重要な人物。

ロボトニック…ジム・キャリー(吹替：山寺宏一)
悪の天才科学者ドクター。

ジェラルド・ロボトニック…ジム・キャリー(吹替：山寺宏一)
ドクター・ロボトニックの祖父。

エージェント・ストーン…リー・マジドゥブ(吹替：濱野大輝)
ドクター・ロボトニックの助手。

ダークヒーロー・シャドウの声はキアヌ・リーブス

闇のダークヒーロー・シャドウの声を務めるのは、『ジョン・ウィック』シリーズのキアヌ・リーブス。悲しい過去の経験から世界への復讐心を燃やし、完全な孤独を生きるシャドウを演じる。

ジム・キャリーが1人2役、ドクター・ロボトニックと瓜二つのおじいちゃん

また、悪の天才科学者ドクター・ロボトニックを演じるジム・キャリーが、『ソニック × シャドウ TOKYO MISSION』では1人2役を演じることに。ドクター・ロボトニックといえば、1 作目『ソニック・ザ・ムービー』ではソニックのスーパーパワーを手に入れるために、2作目『ソニック・ザ・ムービー／ソニック VS ナックルズ』では地球から何光年も離れたキノコの星に追いやられたことへの復讐のために、ソニックを窮地に追い込んだ人物だ。

劇中には、チームソニックから助けを求められ、ドクター・ロボトニックが「たまには世界を救おうか！」と、まさかのタッグを結ぶ様子や、“ロボトニックそっくりのおじいちゃん”であるジェラルドが登場。物語にどのようにかかわっていくのか、2倍になったはちゃめちゃなテンションのジム・キャリーの演技にも注目したい。

吹替版は中川大志がソニック続投、シャドウは森川智之

日本語吹替版では、前作より中川大志がソニック役を続投し、注目のシャドウ役は森川智之が担当。そのほか、山寺宏一や木村昴、広橋涼、中村悠一など豪華声優陣が再集結する。

製作には、シリーズを通して『ワイルド・スピード』シリーズを手掛けたハリウッドの敏腕プロデューサー、ニール・モリッツが参加。本作『ソニック × シャドウ TOKYO MISSION』の邦題は、『ワイルド・スピード』プロデューサーチームと『ソニック』日本チームの話し合いのうえ、日本のファンへの愛とメッセージを込めてつけられたという。