La serie, parte de la franquicia Star Wars, está ambientada en el periodo de tiempo que discurre entre Revenge of the Sith y A New Hope y sigue los pasos de la tripulación de la nave espacial Ghost y sus aventuras mientras luchan contra el Imperio Galáctico y sientan las bases de la Alianza Rebelde.

Star Wars Rebels se centra en seis personajes principales, que forman la tripulación de la nave Ghost:

Freddie Prinze Jr. es la voz de Kanan Jarrus, un antiguo Jedi que sobrevivió a la Orden 66. Al pasar a la clandestinidad, dejó los caminos de la Fuerza durante algún tiempo, sustituyendo su sable de luz azul por un bláster. Arrogante y a menudo sarcástico, Jarrus esta ansioso por ayudar y luchar contra el Imperio Galáctico. Tras conocer a Ezra Bridger, un chico de catorce años sensible a la Fuerza, se convertirá en su mentor.

Taylor Gray interpreta a Ezra Bridger, un muchacho que nació y creció en los territorios del Borde Exterior, subyugados por el Imperio Galáctico. Es un estafador y pícaro ladrón que vivía por su cuenta hasta que se enroló en la tripulación del Ghost.

Vanessa Marshall es Hera Syndulla una Twi'lek que es una competente piloto, además de ser la propietaria del Ghost.

Steve Blum interpreta a Zeb Orrelios, un Lasat que es un hábil guerrero, entrenado en su planeta natal, cuyo pasatiempo favorito es golpear stormtroopers.

Tiya Sircar es la voz de Sabine Wren, una mandaloriana experta en explosivos y que adora hacer graffitis, tanto para personalizar su armadura como para dejar un símbolo cada vez que la tripulación del Ghost ataca objetivos imperiales

C1-10P, conocido como Chopper, es el irritante droide astromecánico del Ghost. Hecho con piezas de repuesto, a diferencia de muchos otros droides astromecánicos, a Chopper no le importa ser querido por las personas con quien trabajaba. Siempre irascible, obstinado e irritable, Chopper siempre ayuda a salvar el día, lo que lleva a sus compañeros a perdonar su peculiar personalidad. El productor ejecutivo Dave Filoni comentó que si R2D2 era como un «perro fiel», Chopper sería más comparable con un gato.

David Oyelowo es el agente Kallus, un miembro de la Oficina de Seguridad Imperial que se encarga de detectar y perseguir células rebeldes.