Lídrem kapely byl zpěvák a kytarista Tom Petty, jehož výrazný hlas a skladatelský rukopis určoval charakter hudby. Sólovou kytaru měl na starosti Mike Campbell, na klávesy hrál Benmont Tench, na baskytaru původně Ron Blair a později zejména Howie Epstein. Na bicí hrál dlouhá léta Stan Lynch, kterého v 90. letech vystřídal Steve Ferrone, a sestavu doplnil multiinstrumentalista Scott Thurston (kytary, harmonika, doprovodné vokály).