威廉·惠勒
2014年1月24日，據報導，《公主與狩獵者》的導演魯伯特·桑德司將執導本片，《》的編劇威廉·惠勒有望參與劇本的撰寫。2014年9月3日，官方和瑪格·羅比會談擔任主角。10月16日，夢工廠以1000萬美元的片酬由史嘉蕾·喬韓森飾演主角草薙素子，而羅比則很快地改參演華納兄弟的《自殺突擊隊》。2015年11月10日，皮魯·艾斯貝克將飾演重要角色巴特。2015年11月19日，據報導，山姆·萊利正在會談加入本片，飾演一名危險極端罪犯的反派角色。但於2016年2月4日，據報導，麥可·彼特才是萊利的角色飾演者。2016年3月3日，據TheWrap網站報導，日本演員北野武將飾演公安9課部長荒卷大輔，Production I.G社長石川光久擔任執行製作人。2016年4月，演員茱麗葉·畢諾許、桃井薰和黃經漢也加入了電影。2016年5月，宣布福島莉拉加入演出。