 | Paul Reubens als Pee-wee Herman |
 | Joe Manganiello als Joe Manganiello |
 | Jessica Pohly als Pepper |
 | Alia Shawkat als Bella |
 | Stephanie Beatriz als Freckles |
 | Jordan Black als Yul / Party Coordinator (voice) |
 | Doug Cox als Mr. Murgatroyd |
 | Linda Porter als Mrs. Rose |
 | Monica Horan als Ruby the Crossing Guard |
 | Brian Palermo als Marvin |
 | Katherine Vanderlinden als Emily |
 | Tara Buck als Beverly |
| John H. Mayer als Pharmacist |
 | Richard Riehle als Dan |
 | Dave Power als Dudley |
 | Josh Meyers als Sylvester |
 | Corey Martin Craig als Clovis |
 | Paul Rust als Ernie |
 | Robert R. Shafer als Construction Worker |
| John Moody als Construction Worker |
 | Daniel Lue als Police Officer |
 | Darrin Henson als Police Officer |
 | Clayton Cannon als Police Officer |
| Patrick Egan als Gordon the Traveling Salesman |
| Gloria Vassy als Panicked Female Passenger |
 | Erick Chavarria als Panicked Male Passenger |
 | Frank Collison als Clay |
 | Lynne Marie Stewart als Jimmy |
 | Karen Maruyama als Tourist at Snake Farm |
 | Hal Landon Jr. als Farmer Brown |
 | Michelle Meredith als Linda Brown |
| Meredith O'Leary als Louise Brown |
| K.T. Wiegman als Donna Brown |
| Julie Ouellette als Diane Brown |
 | Alexandra Ella als Janice Brown |
 | Mary Karcz als Betty Brown |
 | Lily Mae Harrington als Pam Brown |
 | Mackenzie Marsh als Judy Brown |
 | Lindsay Hollister als Peggy Brown |
 | Cooper Huckabee als Minister |
 | Darryl Stephens als Rene |
| Dionne Gipson als Brook |
 | Anthony Alabi als Lane |
 | Sonya Eddy als Wanda |
 | Diane Salinger als Penny King |
 | Brad William Henke als Grizzly Bear Daniels |
 | Leo Fitzpatrick als Abe |
 | Christopher Heyerdahl als Ezekiel |
 | Alan R. Rodriguez als New York City Policeman |
| Michael Pauley als Guy Who Bumps into Pee-wee |
 | Joseph Mancuso als Pizzeria Employee |
 | David Arquette als DJ |
 | Janina Gavankar als Party Guest |
 | Kelly Bush Novak als Party Guest |
| Taymour Ghazi als Party Guest |
 | Nicole Sullivan als Shelly |
 | Robert Broski als Abraham Lincoln |
| Pamela Mant als Queen |
 | Thea Andrews als TV Reporter |
 | John Paragon als TV Cameraman |
 | Charles Robinson als Police Captain |
 | Maya Nalli als Waitress |
| Deon Aumaier als Man with Toupee (uncredited) |
 | Ryan Nemeth als Construction Worker (uncredited) |
| John Lee | Director |
| Paul Reubens | Writer |
| Paul Rust | Writer |
| Mark Mothersbaugh | Original Music Composer |
| Victoria Thomas | Casting |
| Jeff Buchanan | Editor |
| Tim Orr | Director of Photography |
| Dan Butts | Production Design |
| Karen Patch | Costume Design |
| Jennifer Lukehart | Set Decoration |
| Lindsey Moran | Art Direction |
| Paul Reubens | Producer |
| Judd Apatow | Producer |
| Ted Sarandos | Executive Producer |
| Josh Church | Executive Producer |
| Richard Vane | Executive Producer |
| Michael Turner | Music Supervisor |
| Diane Weiss | Script Supervisor |
| George H. Anderson | Supervising Sound Editor |
| Greg Orloff | Sound Re-Recording Mixer |
| Tateum Kohut | Sound Re-Recording Mixer |
| Luis Galdames | Sound Effects Editor |
| Joe Schiff | Dialogue Editor |
| Larry Kemp | Dialogue Editor |
| Agamemnon Andrianos | Sound Mixer |
| Andy Malcolm | Foley Artist |
| Sandra Fox | Foley Artist |
| Goro Koyama | Foley Artist |
| Jack Heeren | Foley Mixer |
| Judah Getz | ADR Mixer |
| Ranjani Brow | ADR Voice Casting |
| Ashley Lambert | ADR Voice Casting |
| Andrew Hadzopoulos | Casting Associate |
| Charlene Amateau | Costume Supervisor |
| Greg Finnin | Property Master |
| Ve Neill | Makeup Department Head |
| Kim Santantonio | Hair Department Head |
| Rick Osako | Unit Production Manager |
| Paul Rust | Co-Producer |
| Mark Rayner | Stunt Coordinator |
| Matthew A. Petrosky | Steadicam Operator |
| Matthew A. Petrosky | "A" Camera Operator |
| Glen Wilson | Still Photographer |
| Chris Bustard | Extras Casting |
| Kristen Kopp | Assistant Costume Designer |
| Peggy Eghbalian | First Assistant Editor |
| Andrew Dorfman | Supervising Music Editor |
| Mike Miliotti | Transportation Captain |
| Russ Tolliver | Transportation Coordinator |
| Laura Altmann | Production Coordinator |
| Siggy Ferstl | Digital Intermediate Colorist |
| Kenneth Neil Moore | "B" Camera Operator |
| Brandon Loulias | Boom Operator |
