Plaza Sésamo se caracteriza por tener un elenco humano y un elenco de marionetas conocidas como muppets. El elenco humano es casi totalmente propio de la serie. Aunque la serie comparte muchos de los muppets con la angloparlante Sesame street, hay algunos muppets originales y únicos de esta serie.
Los personajes (muppets) exclusivos de Plaza Sésamo actuales son:
Abelardo Montoya, el equivalente de Big Bird de la original Sesame Street, con plumas verdes y rojas (los colores nacionales de México) y un pico corto, de color naranja, como el de un loro. Interpretado por Eugenio Bartilotti entre 1995 y 2004 y por Héctor Loeza desde 2004 hasta hoy. El nombre original era Serapio Montoya, pero más tarde fue cambiado a Abelardo Montoya.
Lola, una alegre y joven monstruo a la que le gusta tocar su armónica y hacer sonidos tontos con su voz, a menudo refiriéndose a sí misma en tercera persona. Pancho y Abelardo son su mejores amigos. Interpretada por Rocío Lara.
Pancho Contreras, monstruo de color azul, similar a Oscar the Grouch de Sesame Street: un gruñón que no le gusta ser molestado. Interpretado por Odín Dupeyrón.
Elefancio, la mascota elefante de Pancho. Sólo su trompa es vista. Interpretado por Marcia Coutiño.
Cuernos, un monstruo rojo con un característico par de cuernos y dientes afilados.
Cuernos es en realidad un multimostruo, es decir un títere que cambia sus características faciales para representar varios monstruos. También existe un equivalente multihumano. "Poco Loco" es uno de los personajes de este multihumano.
Rosita, que es un monstruo hembra de color morado; el primer personaje en hacer un "crossover" ya que más tarde se integra, junto con su ejecutante, Carmen Osbahr, al elenco de Sesame Street).
Cuatro aves recurrentes.
Una guacatate.
Durante 1972 hasta 1981, los personajes principales eran:
Abelardo: Un dragón de 2,5 metros de altura, con escamas anaranjadas y amarillas, que cumplía las funciones de Big Bird en Sesame Street. Su forma de hablar tenía un jadeo característico. Su ejecución era realizada por dos actores distintos, uno de ellos fue Justo Martínez.
Paco: Un perico gruñón que normalmente aparecía desde la ventana de su apartamento, y que tenía las mismas características de comportamiento que el Oscar de Sesame street. Incluyendo que su platillo predilecto eran sardinas con miel. Normalmente, lo interpretaba el mismo actor de Abelardo. Abelardo y Paco pasaron por un rediseño durante entre la temporada 1 y la 2.
Durante el periodo entre 1981 y 1995, los nuevos personajes principales eran:
Serapio Montoya, el equivalente de Big Bird de la original Sesame Street, con plumas verdes y rojas y un pico naranja como el de un loro. Interpretado por Alberto Estrella (1981-1992)y Héctor Márquez (1992-1995). En 1995 su nombre se cambió por Abelardo Montoya. Junto con su nombre, también se le cambió el tono de voz, de chillona —como en el falsete— a un tono más bajo.
Bodoque era un grouchquetero o monstruo gruñón que vive en unas casillas o cajas de fruta vacías.
Con ellos, aparecen varios personajes originales de Sesame Street cuyos nombres fueron a los siguientes:
Beto y Enrique (Bert and Ernie).
Archibaldo (Grover).
Greñaldo (Herry Monster).
Lucas Comegalletas (Cookie Monster).
El Conde Contar (Count von Count).
Elmo (Elmo).
