本作の伝説的な評価を決定づけたのが、日本アニメ界を代表する名優たちによる怪演です。現在から振り返っても、そのキャスティングの先見性と豪華さには目を見張るものがあります。
主人公・ケロロを演じる渡辺久美子氏は、アドリブ満載のハイテンションな台詞回しでキャラクターに生命を吹き込みました。後年のインタビューでも「ケロロは自分の分身のような存在」と語るほど作品への愛着は深く、その唯一無二の掛け合いは令和の今も色あせていません。
また、ギロロ役の中田譲治氏、クルル役の子安武人氏、ドロロ役の草尾毅氏、タママ役の小桜エツコ氏という布陣は、現在では主役級・大御所として業界を牽引する重鎮ばかりです。特筆すべきは、2011年に急逝した日向冬樹役の川上とも子氏の温かい少年ボイスを、親友でもあった桑島法子氏が見事に継承し、ファンから絶賛された歴史です。
現在、X（旧Twitter）やYouTubeの公式クリップ等に寄せられる視聴者の声を見ると、「子どもの頃はただ笑っていたが、社会人になって見返すとケロロ小隊の中間管理職としての悲哀が身に染みる」「パロディの元ネタ（ガンダム、特撮、昭和アニメ）の異常なまでの濃さに驚く」といった、大人の鑑賞者による再発見のコメントが目立ちます。子供向けアニメの皮を被った高度なサブカルチャーの結晶であることが、20余年を経た長期的な支持の源泉となっています。
