La película está dirigida por Greta Gerwig a partir de un guion coescrito con Noah Baumbach. Margot Robbie interpreta a Barbie, con Ryan Gosling, Will Ferrell, Simu Lu, America Ferrera, Ariana Greenblatt, Ncuti Gatwa, Emma Mackey, Alexandra Shipp, Michael Cera, Issa Rae, Kingsley Ben-Adir, Rhea Perlman y Kate McKinnon en papeles principales y secundarios.
