Cei doi actori nu sunt singurele păpuși Barbie și Ken din film. Dua Lipa joacă rolul sirenei Barbie, de exemplu, alături de mulți alți actori în diferite iterații ale celebrei păpuși.
Gerwig a înrolat un ansamblu de primă mână pentru a juca alături de Robbie și Gosling, printre care Will Ferrell în rolul directorului general al Mattel, Connor Swindells, Nicola Coughlan, Emerald Fennell, Kate McKinnon, Michael Cera, America Ferrera, Kingsley Ben-Adir, Rhea Perlman, Sharon Rooney, Ana Cruz Kayne, Ritu Arya și Jamie Demetriou, precum și Emma Mackey, Issa Rae, Hari Nef, Alexandra Shipp, Simu Liu, Scott Evans și Ncuti Gatwa.
Regizat de Gerwig, „Barbie” a fost co-scris de regizoare și de soțul ei, cineastul Noah Baumbach.
„Barbie” este o coproducție a Mattel Films, Heyday Films și a companiei lui Robbie și a soțului ei, Tom Ackerley, LuckyChap Entertainment. Josey McNamara de la LuckyChap și Ynon Kreiz de la Mattel sunt producători executivi.