拉·贝瑟饰演，海莉·艾特沃饰演佩姬·卡特，约翰·斯拉特里饰演霍华·史塔克，蕾妮·罗素饰演，琳达·卡德里尼饰演萝拉·巴顿（）。法兰克·葛里洛饰演布洛克·朗姆洛，麦斯希姆诺·赫南德兹饰演，劳勃·瑞福饰演，卡尔·穆尔维饰演杰克·罗林斯（）。《钢铁人3》中的泰·辛普金斯首次回归饰演哈利·奇纳（）；西恩·冈恩饰演，本人虽然回归演出，但不确定他的戏份被採用过。另外包括娜塔莉·波特曼回归饰演珍·佛斯特；波特曼本人并未直接参与演出，电影中现身的片段採用《雷神2：黑暗世界》中的删减片段剪辑而成，并加入由波特曼声演的全新对白。