Năm 1973, Tomita Kōsei là một nam seiyū lồng tiếng cho Doraemon từ tập 1 đến - tập 13, nhưng từ tập 14 - tập 52, vai này đã chuyển cho nữ seiyū Nozawa Masako cũng trong năm đó. Kể từ đó đến nay, những diễn viên lồng tiếng cho cậu thường là các seiyū nữ dù Doraemon là một cậu mèo. Người lồng tiếng cho mèo máy lâu nhất là Ōyama Nobuyo từ ngày 2 tháng 4 năm 1979 đến 25 tháng 3 năm 2006 (gần 26 năm) mặc dù đến tháng 3, năm 2005 bà đã 68 tuổi. Từ ngày 15 tháng 4 năm 2005, Mizuta Wasabi tiếp tục đảm nhận công việc này.

Ở Việt Nam, khi loạt phim Doraemon được "Việt hóa", Nguyễn Thụy Thùy Tiên đảm nhận lồng tiếng cho chú mèo máy cùng tên từ năm 2010. Trước đó, khoảng thập niên 90 của thế kỉ XX, Doraemon được lồng tiếng bởi Hoài Vân.

Bản tiếng Anh, Doraemon được lồng tiếng bởi nữ diễn viên lồng tiếng Mona Marshall.