片中共有两只母熊猫及十四只小熊猫协助参与拍摄，其中小熊猫主角胖胖，还动用了六只年仅半岁大的小熊猫轮流演出。

在《熊猫回家路》中演出母熊猫的毛毛，出生于一九九九年，二〇〇〇年时被卧龙研究中心的工作人员自野外救回进行人工哺育，之后中国大陆著名歌手毛阿敏在造访卧龙时认养了它，并将它取名为毛毛。二〇〇四年，毛毛参加了北京奥运会吉祥物影片的拍摄工作，二〇〇八年参演电影《熊猫回家路》，同年五月却因汶川地震丧生，她身后遗留下三个小孩，最大的三岁，最小的一岁，其中有两只都参与了电影拍摄工作。