ロボットたちをデザインするのにウェッジ監督とジョイスが参考にしたのは、古い家電製品。「僕たちは機械が活躍しているいろんな場所を訪ねたんだ」とジョイスは言う。廃品置場や工場、リサイクルショップ、さらには自宅のキッチンをリサーチし、キッチンではワッフルの焼き型や肉挽き機にインスピレーションを得た。また、ウェッジ監督が、ロボットをデザインする際に心掛けたのは、ロボットを人間っぽくデザインしすぎないこと。その一方で、ロボットたちの演技は、実写映画の人間の俳優たちと同じように描かなくてはならない。ロボットの描写には、この２つの側面を絶妙なバランスで組みあわせることが必要だった。そしてロボットの「質感」も重要な要素だ。マテリアルズ・スーパーバイザーを務めたマイケル・エリンギスは語る。「僕たちはロボットたちに物理的な個性を与えるために、サビや塗装のハゲ、オイルのシミなどといったディテールを作っていった。ロボットたちの世界を描き出すには、こういう細部が欠かせないんだ」。これらをリアルに表現するために、金属や機械がいかにして古くなっていくかについて研究し、古鉄などの廃品置場もリサーチした。特殊効果監修のロバート・キャヴァレリは語る。「古い機械ほど塗装のハゲやヘコみのせいで独自の個性を感じさせることが分かった。そこで、この映画のロボットたちにもヘコみをつけてみた。そしたら、すごく魅力的になったんだ」 　「アイス・エイジ」にも参加したスーパーバイジング・サウンド・エディター兼リーレコ・ミキサーのショーン・ガーンハートは、ロボット・ワールドのサウンドのみならず、それぞれのロボットのキャラクターに合わせて、彼らが動くときに生じる音を作りだした。この野心的なサウンド・デザインは、この作品の奇妙な面白さを一層盛り上げている。ガーンハートは言う、「効果音を有機的に使う、いいチャンスだった。ロボットたちは固有の音を持ってるから、彼らが会話をしていなくても、目をつぶっていても、どのキャラクターがスクリーンに出ているかわかるよ」。 　 ロボットは金属製という設定だが、クリス・ウェッジ監督は金属的な音や反響音は使わず、もっと暖かな感じの音を使うことにした。「もし映画で金属が接触するシーン全部に、キーキーした音やガーンなんて効果音を入れてたら、耳障りでしょうがないと思うね」 　大都市ロボット・シティは、縦に何層にも別れて階層別に構築されている。底辺は、マダム・ガスケットが潜む、陰鬱で薄汚れた前工業化時代の世界。ひとつ上のレベルは、フェンダーやパイパーなどの中古部品で作られたロボットたちが暮らす世界。その上には、中流階級のロボットたちの住居と勤務先が何層かあり、最上層には上流階級のロボットたちが暮らす、最新鋭設備の都市がある。 　 この多層的な都市のデザインに影響を与えたのは、懐中時計。アート・ディレクターのスティーヴ・マルティーノは言う、「懐中時計の裏側は、とても美しいと思うんだ。内部で動いている部品のメカニズムのすべてが見えるのは、とても魅力的だ。そこで、この都市は、ロボットたちの世界のメカニズムのすべてが見えるようにデザインしたんだ。この作業はとてもおもしろかったよ」。そしてこの都市にはありとあらゆるものがある。マルティーノは語る。「ロボット・シティは、あらゆる大都会とまったく同じだよ。いろんな時代のデザインの影響も見られるよ。アールデコから50年代の自動車から、流線型の未来的デザインまでね」 　 この大都市には、ロボットたちの大量輸送システム、クロスタウン・エクスプレスもある。原案のウィリアム・ジョイスはこのデザインを楽しんだ。「古いおもちゃにヒントを得て、巨大な球体の客室を考え出したんだ。大人たちはこの球体のノルタルジックなデザインを楽しむだろうし、子供たちはこの場面のダイナミックな映像体験を喜ぶと思うよ」