物語の根幹を支えたのは、間違いなくプペル役の窪田正孝とルビッチ役の芦田愛菜による熱演でした。
製作総指揮・原作・脚本を務めた西野亮廣氏がメディアや自著で明かした制作秘話によると、プペル役のキャスティングは難航を極めました。ゴミ人間という奇抜な外見でありながら、生まれたての子どものような無垢さと、周囲から疎外される孤独感を併せ持つキャラクターです。この難役に窪田正孝氏が選ばれた理由は、彼が持つ「声の透明感」と「繊細な感情の機微を拾い上げる表現力」にありました。窪田氏はアフレコ収録時、台本にない微細な息遣いや嗚咽の混じった発声を徹底して追求し、異形の存在に確かな体温を宿らせました。
一方、ルビッチ役の芦田愛菜氏に対しては、制作陣が一発で満場一致のオファーを出したと報じられています。ルビッチは町中の人々から嘘つきと呼ばれながらも、父の言葉を信じ続ける意志の強さが求められる少年役です。芦田氏は収録当時16歳でありながら、少年の幼さと心の芯にある強靭さを声だけで完璧に演じ分けました。クライマックスシーンにおける叫びの演技は、収録現場にいたスタッフ陣の涙を誘ったという逸話が残されています。