Megan Fox ble sparket rett før filmingen begynte etter uenigheter med Michael Bay og Steven Spielberg. Skuespillerinner og modeller som var ryktet til å erstatte henne som Shia LaBeoufs romantiske interesse var Gemma Arterton, Ashley Greene, Brooklyn Decker, Miranda Kerr, Bar Refaeli, Amber Heard, Camilla Belle, Katie Cassidy, Heidi Montag og Anna Kendrick. Rosie Huntington-Whiteley, som ikke hadde noen skuespillererfaring fra før, ble valgt. Patrick Dempsey ble castet etter å ha dumpet borti Michael Bay på en Ferrari-tilstelning de begge var på. Bay hadde fremdeles ikke funnet noen til å spille Dylan, og spurte Dempsey om han var interessert. Dempsey takket ja, mest på grunn av at han aldri tidligere hadde spilt i en høybudsjettsfilm. Bay ba ham om å komme på sett tidlig neste dag.