博物馆守卫队队员以白头叶猴、西林水牛、巴马香猪三只具有广西地域特色的可爱小动物为原型进行角色设计，宇宙怪盗团伙以鳄龟和澳洲蜥蜴两个外来物种为原型进行角色设计。角色形象生动，有鲜明的性格特征，容易给观众留下深刻的印象。
叶小空以广西特有的白头叶猴为原型，他勇敢、有担当，热爱生活与和平，拥有永不放弃的精神，以及敏捷的身手，是博物馆守卫队的队长。
牛力力以广西的西林水牛为原型，他孔武有力、忠诚果敢，拥有强壮的体魄和乐观向上的精神，是博物馆守卫队里的力量担当。
桃香香以广西的巴马香猪为原型，她性格开朗、知识渊博、对艺术和科学非常感兴趣，是一个天才发明家，也是博物馆守卫队里的技术担当。
马博士以广西的德保矮马为原型，他是一个考古专家，也是博物馆的馆长，拥有丰富的历史文物知识，精通每一件文物的历史和工艺特点，也熟悉每一件文物在卡通世界里的神奇力量。
大鳄公爵以鳄龟（外来物种）为原型，他是财大气粗的大老板，占有欲强，横行霸道，痴迷于征服卡通世界的幻想，是宇宙怪盗团伙首脑。
暴龙绅士以澳洲蜥蜴（外来物种）为原型，他阴险狡猾、诡计多端，是盗窃高手、文物贩子，也是大鳄公爵的得力助手，宇宙怪盗团伙的军师。
