天幕杀机》中饰演塞维琳一角后，门德斯有意识地为玛德琳·斯旺（）一角寻找更具经验的女演员，最终确定为蕾雅·瑟杜。知天命之年的莫妮卡·贝鲁奇加盟剧组饰演露西亚·斯奇拉（）一角，成为有史以来年纪最大的“邦女郎”。在丹麦网站Euroman的另一次采访中，加斯帕·克里斯滕森透露他将继《皇家赌场》和《量子危机》后回归出演怀特先生（）。克里斯滕森的角色据报曾在用作《量子危机》尾声的场景中遇害，但该场景后来在最终剪辑中被去掉，使得他能在《鬼影帝国》中回归。除了主要演员阵容外，亚利桑德罗·克雷莫纳（）出演马可·斯奇拉，斯