4日，宣布奥斯卡·伊萨克将于电影中饰演反派"天启"。2015年1月17日，宣布原版X教授演员派崔克·史都华、万磁王演员伊恩·麦克连将不会现身于电影中。2015年1月22日，辛格于自己的推特上宣布，泰·谢里丹、苏菲·特纳和雅莉珊卓·希普将分别饰演年轻版的独眼龙、火凤凰和暴风女。2015年2月19日辛格宣布寇帝·史密-麦菲演出年轻版蓝魔鬼。同年3月，珍妮佛·劳伦斯表示本片将会是自己饰演魔形女的最后一部。此外，拉娜·康多饰演欢欢，班·哈迪则饰演天使，灵蝶由奥利维亚·穆恩饰演。。
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