Grunnet at de «unge» X-Men reiser tilbake i tid, har filmen samlet et stjernelag av skuespillere, med skuespillere både fra den nye og den gamle generasjonen på plass. James McAvoy, Michael Fassbender, Patrick Stewart, Ian McKellen, Hugh Jackman, Jennifer Lawrence, Halle Berry og Elliot Page er bare noen store navn som befinner seg på rollelisten.