广泛的选角搜索，年仅12岁的爱德华·弗朗从数百位候选人中脱颖而出，成为约翰·康纳一角的扮演者；罗伯特·帕特里克因其与阿诺外型和风格上的明显不同而得以出演T-1000一角（导演将两人分别形容为像一辆保时捷跑车和一台真人装甲坦克。）他之前曾出演过动作片《终级警探2》，而爱德华之前则没有过任何的演出经验。乔·莫顿被选中出演迈尔斯·戴森，一位Cyberdyne公司雇佣的科学家，他主导研究、开发出了具有革命性突破的新型微处理器，直接导致了“天网”的诞生。自称“T2制作组”的詹姆斯和副制片人史蒂芬尼·奥斯汀（Ste