Aaron Stanford som James Cole. Som må reise tilbake i tid. Amanda Schull som Cassandra Cassie Railly. En virolog. Kirk Acevedo som José Ramse (sesong 1–3) Coles beste venn. Noah Bean som Aaron Marker. Cassies tidligere kjæreste. Todd Stashwick som Theodore Deacon (sesong 2–4) Emily Hampshire som Jennifer Goines (sesesong 2–4) datter av Leland Goines. Barbara Sukowa som Katarina Jones (sesong 2–4) som fant opp tidsmaskinen. Tom Noonan som medlem av The Army of the 12 Monkeys. Romina D'Ugo som Max. Tidligere kjæreste av Cole. Demore Barnes som Marcus Whitley. Soldat i det amerikanske militæret. Ramon de Ocampo som Oliver Peters (sesong 1 og 2) Alisen Down som Olivia Kirschner. Medlem av The Army of the 12 Monkeys. Amy Sloan som Elena (sesong 1) Andrew Gillies som Julian Adler (sesong 2–4) medlem av Project Splinter. Michael Hogan som David Eckland (sesong 2) en vitenskapsmann. Jay Karnes som Robert Gale (sesong 2–4) en FBI-agent fra 1940-tallet. Brooke Williams som Hannah Jones. Murray Furrow som Dr. Lasky (sesong 3 og 4) medlem av Project Splinter. Hannah Waddingham som Magdalena (sesong 3) medlem av «The Army of the 12 Monkeys» Faran Tahir som Mallick (sesong 3 og 4) medlem av The Army of the 12 Monkeys. James Callis som Athan Cole (sesong 3) Sønnen til Cole og Railly.