Avengers: Infinity Warin ja Avengers: Endgamen tuotanto
Esituotanto > Roolijako

Kesäkuussa 2013 Robert Downey Jr. allekirjoitti sopimuksen paluusta Tony Starkin / Rautamiehen rooliin kolmannessa Avengers-elokuvassa. Seuraavan toukokuun aikana Josh Brolin allekirjoitti sopimuksen Thanoksen näyttelemisestä useassa elokuvassa. Heinäkuussa 2014 Feige ilmoitti, että edellisten elokuvien näyttelijät esiintyisivät kolmannessa Avengers-elokuvassa sopimuksen mukaisesti. Jeremy Renner paljasti syyskuussa sitoutuneensa palaamaan Clint Bartonin / Haukansilmän rooliin.
Infinity Warin ja sen jatko-osan julkistamisen jälkeen monien MCU-näyttelijöiden vahvistettiin palaavan rooleihinsa Downeyn ja Brolinin lisäksi: Kostajien entisten jäsenten näyttelijöistä Chris Hemsworth Thorin rooliin, Mark Ruffalo Bruce Bannerin / Hulkin rooliin, Chris Evans Steve Rogersin / Kapteeni Amerikan rooliin, Scarlett Johansson Natasha Romanoffin / Mustan Lesken rooliin, Don Cheadle James ”Rhodey” Rhodesin / Sotakoneen rooliin, Paul Bettany Visionin rooliin, Elizabeth Olsen Wanda Maximoffin rooliin ja Anthony Mackie Sam Wilsonin / Haukan rooliin. Infinity Warissa Kostajien seuraan liittyivät myös Galaksin Vartijat, mukaan lukien Chris Prattin näyttelemä Peter Quill / Tähtilordi, Pom Klementieffin näyttelemä Mantis, Karen Gillanin näyttelemä Nebula, Dave Bautistan näyttelemä Drax Tuhoaja, Zoë Saldañan näyttelemä Gamora sekä Vin Dieselin ja Bradley Cooperin ääninäyttelemät Groot ja Rocket. Lisäksi Sean Gunn toimi Rocketin liikenäyttelijänä molemmissa elokuvissa.
Muita Infinity Warissa vanhoihin MCU-rooleihinsa palanneita näyttelijöitä ovat Stephen Strangea / Tohtori Outoa ja Wongia näyttelevät Benedict Cumberbatch ja Benedict Wong Doctor Strangesta; Peter Parkeria / Hämähäkkimiestä, Nediä, Sallya, Cindya ja Tinya näyttelevät Tom Holland, Jacob Batalon, Isabella Amara, Tiffany Espensen ja Ethan Dizon Spider-Man: Homecomingista; Mustaa Pantteria, Okoyea, Shuria, M’Bakua ja Ayoa näyttelevät Chadwick Boseman, Danai Gurira, Letitia Wright, Winston Duke ja Florence Kasumba Black Pantherista; Bucky Barnesia / Talvisotilasta näyttelevä Sebastian Stan Captain America -elokuvista, Lokia ja Heimdallia näyttelevät Tom Hiddleston ja Idris Elba Thor-elokuvista; Pepper Pottsia näyttelevä Gwyneth Paltrow Iron Man -elokuvista; Taneleer Tivania / Keräilijää näytellyt Benicio del Toro Guardians of the Galaxysta; Thaddeus Rossia The Incredible Hulkista asti näytellyt William Hurt sekä Rautamiehen tekoälypalvelija Perjantaita ääninäyttelevä Kerry Condon. Nick Furya ja Maria Hilliä näyttelevät Samuel L. Jackson ja Cobie Smulders tekevät kumpikin kreditoimattomat cameoesiintymiset elokuvan lopputekstien jälkeen näytetyssä kohtauksessa. Jon Favreaun oli tarkoitus palata Harold ”Happy” Hoganin rooliin, mutta hänen kohtauksensa jätettiin pois teatteriversiosta.
Tammikuussa 2017 Peter Dinklage osallistui neuvotteluihin roolista elokuviin, ja lopulta hänen hahmonsa paljastettiin olevan Eitri. Vuoden 2017 D23 Expossa Marvel paljasti neljän Mustan Veljeskunnan jäsenen esiintymisen elokuvassa ryhmänä nimeltä ”Thanoksen lapset” (engl. Children of Thanos): Corvus Glaive, Proxima Midnight, Ebony Maw sekä Black Dwarfiin perustuva hahmo nimeltä Cull Obsidian. Tom Vaughan-Lawlor näytteli Ebony Maw’ta, Terry Notary näytteli Cull Obsidiania, Carrie Coon näytteli Proxima Midnightia ja Michael James Shaw näytteli Corvus Glaivea. Joe Russo kommentoi Mustan Veljeskunnan esiintymistä elokuvassa sanomalla ”meillä on niin monta hahmoa, ja Thanos tarvitsee tuoda esiin. Et voi laittaa hahmoja haastamaan häntä matkan jokaisessa vaiheessa. On oltava hahmoja, joiden läpi hahmojen on päästävä päästäkseen Thanoksen luokse.” Hän myös kertoi miksi sarjakuvissa Mustan Veljeskunnan jäseniin kuulunut Supergiant ei ollut mukana, huomauttaen ”vakauttaminen tuntui veljestäni ja minusta viisaalta ajatukselta ja koska aloimme mennä toistemme päälle”, tarinankerronnan palvelua lukuun ottamatta. Mustan Veljeskunnan jäsenillä on elokuvassa eri voimat kuin sarjakuvissa, Russojen ”muuttaessa heidän voimiaan asioiden, joilla [heidän] tunsi voivan palvella tarinankerrontaa paremmin.” Ross Marquand näyttelee Johann Schmidtia / Punakalloa, kreditoitu ”kivenhaltijaksi” (engl. Stonekeeper), Sielukiven vartijaa ja joka oli toisen maailmansodan aikana Hydran johtaja. Marquand korvasi Hugo Weavingin, joka näytteli hahmoa elokuvassa Captain America: The First Avenger ja oli haluton palaamaan rooliinsa. Marquand, joka oli tunnettu imitaattori, sanoi Marvelin etsivän jotakuta, joka ”olisi lähellä Hugo Weavingin seitsemän vuotta sitten näyttelemää ikonista roolia ja kunnioittaisi sitä, antaen sille myös uudenlaisen aromin”, ja Marquandin yritettyä tehdä ”suora ääni täsmäämään Hugon esityksen kanssa”, Russot huomauttivat hahmon ”kuulostavan hieman erilaiselta” kuin viime kerralla, suositellen Marquandia lisäämään ”eteerisen ja melkein aavemaisen laadun hänen äänelleen”. Marquandilta vei noin 10 päivää tuottaa täydellinen ääni, jonka hän tunsi hioutuvan Weavingin ”ikoniseen esitykseen Matrixissa yhdessä saksalaisen aksentin kanssa, jota hän” käytti Punakalloa näytellessään.
Endgameen palaamaan odotettuihin näyttelijöihin kuuluvat Downey, Hemsworth, Ruffalo, Evans, Johansson, Cumberbatch, Cheadle, Holland, Boseman, Bettany, Olsen, Mackie, Stan, Hiddleston, Wong, Klementieff, Gillan, Bautista, Saldana, Cooper, Paltrow, Brolin, Pratt, Gurira, Wright ja Duke. Lisäksi mukaan liittyvät Clint Bartonia / Haukansilmää näyttelevä Jeremy Renner, Hope van Dynea / Ampiaista näyttelevä Evangeline Lilly, Happy Hogania näyttelevä Favreau, Scott Langia / Muurahaismiestä näyttelevä Paul Rudd, Carol Danversia / Kapteeni Ihmettä näyttelevä Brie Larson,, Janet van Dynea näyttelevä Michelle Pfeiffer, Suurmestaria näyttelevä Jeff Goldblum, Hank Pymiä näyttelevä Michael Douglas, Brock Rumlow’ta / Kalloa näyttelevä Frank Grillo sekä Valkyyriaa näyttelevä Tessa Thompson. Erik Selvigiä edellisissä MCU-elokuvissa näytellyt Stellan Skarsgård sanoi uskovansa esiintyvänsä yhdessä elokuvista, koska hänellä oli sopimuksessa jäljellä vielä yksi elokuva, eikä hän esiintynyt Thor: Ragnarökissä. Lokakuussa 2017 Hiroyuki Sanada oli valittu jatko-osaan tuntemattomaan rooliin. Vuotta myöhemmin myös Katherine Langfordin paljastettiin liittyneen osaksi näyttelijäkaartia, mutta ei lopulta esiintynytkään elokuvassa. Maaliskuussa 2019 Joe Russo paljasti tyttärensä Ava Russon näyttelevän elokuvassa.
Russot kertoivat myös kuinka toivoivat saavansa jälleen yhden näyttelijän televisiosarjasta Paluu pulpettiin, jonka jaksoja Russot olivat ohjanneet, tekemään cameoesiintymisen, Danny Pudin ja Jim Rashin esiinnyttyä elokuvissa The Return of the First Avenger ja Civil War. David Cross kutsuttiin tekemään Infinity Warissa cameoesiintyminen Tobias Fünkena, hahmona, jota hän näytteli sarjassa Sukuvika, jonka parissa Russon veljekset olivat aiemmin työskennelleet. Ristiriitanen aikataulu esti tämän, mutta Fünke esiintyy silti elokuvassa yhtenä Keräilijän kokoelmaan kerätyistä olennoista, tuntemattomalla näyttelijällä. Toinen Kostajien luojista Stan Lee tekee cameoesiintymiset molemmissa elokuvissa. Jim Starlin vihjaili olevansa itse kiinnostunut tekemään cameoesiintymisen elokuvissa.