La serie trata sobre una niña llamada Sofía. Su madre Miranda, que era zapatera, le hace unos zapatos al rey, quien tiene dos hijos y ha enviudado. El rey se enamora de ella y le propone matrimonio. La zapatera se casa con el rey, y Sofía es investida con el título de princesa. Sus hermanastros, el Príncipe James y la Princesa Amber expresan sus diferencias con la llegada de Sofía al castillo, ya que encuentran en ella una pequeña muy sensata y de buen corazón que pasa por diferentes situaciones en las que la humildad y la empatía que siente hacia los demás la llevan a ser un modelo a seguir para la audiencia infantil.

• Sofía (interpretada por Ariel Winter): Es la protagonista de la serie. Tiene 9 años. Ella tiene el cabello castaño y ojos azules. Su madre, Miranda, se casó con el rey Rolland II, y por eso Sofía se convirtió en princesa y su madre en reina. Su amuleto le permite hablar con los animales y su mejor amigo es Clover, un conejo. Sofía es muy buena persona y le encanta ayudar a los demás. Es una chica valiente que siempre busca ayudar a los demás. Se descubre en la cuarta temporada que su padre murió cuando su barco naufragó.

• James (interpretado por Zach Callison): Es hijo del rey Rolland II, un joven príncipe de 10 años, que siempre está dispuesto a ayudar a Sofía. Es muy apuesto, incluso las amigas plebeyas de Sofía están enamoradas de él. Le gusta mucho divertirse. Es el hermano mellizo de Amber. Sus ojos son marrones y su pelo es rubio. Su juguete favorito son las espadas. En muchos de los capítulos se le ve jugando con una.

• Amber (interpretada por Darcy Rose Byrnes): Es la hija del rey Roland II, una princesa de 10 años. Al principio, en la película piloto ella odiaba a Sofía por ser una plebeya y no considerarla una verdadera princesa, pero luego se hacen amigas y buenas hermanas. Su pelo es rubio y sus ojos son pardos, es la hermana melliza de James y cuando hay un pequeño fallo en sus planes para estar perfecta, se vuelve histérica. Es muy presumida y egocéntrica, pero en el fondo es muy cariñosa.

• Clover (interpretado por Wayne Brady): Clover es el conejo mascota y el mejor amigo de Sofia y le ayuda a ganarse la vida en el reino mucho más fácil. Él anima a Sofia, en el hecho de que intenta ser una buena princesa. A pesar de ser muy bonito, odia los abrazos, excepto en los momentos tiernos, por lo que no le gusta Crackle, quien siempre le abraza.

• Travis Willingham: es el Rey Roland II. Padre de James y Amber, padrastro de Sofía, esposo de Miranda y rey actual del reino de Enchancia. Es amable y acogedor, pero él no se fija en el exterior sino en el interior, por lo que se casó con Miranda por amor verdadero. Roland también puede ser dominante y autoritario. Acogió a Sofía como una hija más.

• Sara Ramírez: es la Reina Miranda. Reina actual de Enchancia, esposa de Roland, Madre de Sofía y madrastra de Amber y James. Miranda es una mujer cariñosa, que ama profundamente a su hija Sofia, y estaba feliz de llegar a ser una nueva madre de James y Amber. Ella le da consejos maternales a Sofía para que se esfuerce por lograr lo que ella quiere. También enseñó a Sofía la importancia de las promesas y de no olvidar sus raíces.

• Jess Harnnell: Cédric. Es el gran mago de la familia real y amigo de Sofía. Aunque quiere apoderarse del reino robando el amuleto de Sofía, en el fondo, lo que realmente quiere es ser apreciado y respetado por todos como el gran mago que es. Con la ayuda de Sofía siempre lo consigue.

• Tim Gunn: Baylewick. Es el real sirviente de la familia. Es leal y comprensivo, es muy buen amigo del Rey Rolland y siempre le sale a la defensiva. Estima mucho a Miranda y también quiere mucho a James, Sofía y Amber.

• Ashley Eckestein: Mia. Es un ave azul, amiga de Clover y de las otras aves. Su mejor amiga es Robin, ya que comparten tiempos buenos y malos. Ayuda a Clover a animar a Sofía, ya que esta no dominaba ser princesa en sus primeros días.

• Meghan Strange: Robin. Es un ave rojo, y mejor amiga de Mia y Clover. Le gusta la aventura y es muy buena cantando. Le gusta cantarle a Sofía, cuando se siente sola y triste, pero en algunas ocasiones no le cae bien Amber, ya que no le gustan los animales.

• Jim Cummings: Wormwood. Es el detestable cuervo mascota de Cédric. Es odiado por todos los animales del reino e incluso Clover. A él le gusta ver sufrir a los demás.

• Eric Stonestreet: Minimus. Es un pony volador y amigo de Sofía. Él se sentía triste ya que nadie lo escogía en las carreras, por el hecho de no poder volar tan bien como los demás o por no ser el más bonito de los ponis. Sofía fue quien escogió a Minimus y desde ahí él se siente feliz. Su nombre está basado en el caballo de la película de 2010 Enredados, Maximus.

• Ellie Kemper: Crackle. Es una dragona, mascota de la princesa Vivian. Está enamorada de Clover, ya que para ella es muy adorable y muy lindo. Es muy divertida y le gusta jugar con las demás mascotas de los príncipes y princesas.

• Barbara Dirickson, Russi Taylor y Tress MacNeile: Flora, Fauna y Primavera. Son las tres hadas mágicas, originarias de la película de 1959 La bella durmiente, que ejercen como profesoras en la escuela de Príncipes y Princesas del reino.

• Bonnie Hunt: Tía Tilly (Duquesa Matilda de Encantia). Es la simpática tía de Sofia, Amber y James. Cuando era niña usó el Amuleto de Avalor, cosa que le revela a Sofía. Aunque al principio James y Amber la odian luego la empiezan a querer tras descubrir su buen corazón. Tiene una casa mágica y un bolso del que saca los más disparatados objetos. Tanto la cualidad de su bolso como su vestuario están basados en la protagonista titular de la película de 1964 Mary Poppins.

• Coco Grayson - Princesa Hildegard: Es una princesa algo presumida, pero es muy amable con Sofia. Es una de las mejores amigas de Amber y de las más populares de la Academia.
• Harley Graham - Princesa Clio: Es una princesa amiga de Amber y Hildegard. Es también una de las más populares de la escuela.
• Sabrina Carpenter - Princesa Vivian: Es la mejor amiga de Sofía. Es muy tímida, dulce y amable. Tiene como mascota a Crackle y ama la música, sobre todo la mandolina, lo que la ayuda a vencer su timidez con la ayuda de Sofía.
• Karan Brar - Príncipe Zandar: Es el príncipe de Tangu Pick y mejor amigo de James. Siempre intenta impresionar a todos los demás y es muy amable con Sofia.
• Colin Ford - Príncipe Hugo: Es un príncipe algo egocéntrico al principio. Cuando aparece por primera vez, se burla constantemente de Sofía y Minimus, pero tras tener que ser el compañero de ella para ganar la Corona Voladora y patinar sobre hielo cree que ella le gusta, sus sentimientos cambian y hasta parece enamorado de ella. En su primera aparición, Amber estaba enamorada de él, pero luego lo rechaza.
• Brian Lee - Príncipe Jin: Es otro de los mejores amigos de James y amigo de Zandar.

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