Jeff Bridges som Kevin Flynn Garrett Hedlund som Sam Flynn Owen Best spiller Sam Flynn som syvåring Olivia Wilde som Quorra Michael Sheen som Castor/Zeus James Frain som Jarvis Daft Punk som to maskerte DJ-programmer Beau Garrett som Gem, ett av fire programmer kjent som Sirener Yaya DaCosta, Serinda Swan og Elizabeth Mathis spiller de tre andre sirenene Cillian Murphy som Edward Dillinger Jr. Steven Lisberger som en bartender på "End of Line" klubben Anis Cheurfa, en stuntskuespiller Jeffrey Nordling som Richard Mackey, styreleder i ENCOM.