Once Upon a Time in Hollywood
Pemeran

Leonardo DiCaprio sebagai Rick Dalton: 
 Seorang aktor yang membintangi serial televisi Barat Bounty Law dari tahun 1958 hingga 1963, berdasarkan Wanted Dead or Alive (1958–1961). Usahanya untuk beralih ke film gagal dan pada tahun 1969 ia berjuang. Hubungan Dalton dengan Cliff Booth didasarkan pada hubungan aktor Burt Reynolds dan aksi lamanya yang lama, Hal Needham . Dalton mencontoh aktor yang memulai karier mereka di Hollywood Klasik, tetapi goyah pada 1960-an setelah tipe pria terkemuka mereka keluar dari mode.
Brad Pitt sebagai Cliff Booth: 
 Seorang veteran perang dan akrobat lama Rick dan sahabatnya. Tarantino dan Pitt menjadi model Booth setelah Billy Jack, karakter yang diperankan dalam empat film oleh aktor Tom Laughlin .
Margot Robbie sebagai Sharon Tate : 
Seorang aktris hamil dan tetangga sebelah Dalton. Robbie tidak berkonsultasi dengan Polanski dalam persiapan untuk peran tersebut, tetapi membaca otobiografinya yang ditulis Roman oleh Polanski.
Emile Hirsch sebagai Jay Sebring : 
 Penata rambut Hollywood, teman, dan mantan pacar Tate.
Margaret Qualley sebagai Pussycat: 
 Seorang anggota " Keluarga Manson ". Berbasis longgar pada Kathryn Lutesinger yang memiliki nama panggilan "Kitty".
Timothy Olyphant sebagai James Stacy : 
 Seorang aktor yang membintangi Lancer.
Julia Butters sebagai Trudi Fraser: 
 Seorang aktor cilik, yang berperan sebagai Maribel di Lancer .
Austin Butler sebagai Charles "Tex" Watson : 
 Seorang anggota "Keluarga Manson".
Dakota Fanning sebagai Lynette "Squeaky" Fromme : 
 Seorang anggota "Keluarga Manson" yang mendapat julukannya saat tinggal di peternakan George Spahn.
Bruce Dern sebagai George Spahn : 
 Seorang pria hampir 80 tahun yang hampir buta yang menyewakan peternakannya untuk orang Barat. Charles Manson meyakinkan Spahn untuk mengizinkannya dan para pengikutnya hidup di peternakan. Burt Reynolds awalnya berperan dalam peran itu, tetapi meninggal sebelum adegannya bisa difilmkan.
Mike Moh sebagai Bruce Lee
Luke Perry sebagai Wayne Maunder
Damian Lewis sebagai Steve McQueen
Al Pacino sebagai Marvin Schwarz: 
 Produser Hollywood dan agen Dalton.
Brenda Vaccaro sebagai Mary Alice Schwarz, istri Marvin
Nicholas Hammond sebagai Sam Wanamaker
Samantha Robinson sebagai Abigail Folger
Rafał Zawierucha sebagai Roman Polanski
Lorenza Izzo sebagai Francesca Cappucci, istri akhirnya Dalton.
Costa Ronin sebagai Wojciech Frykowski
Damon Herriman sebagai Charles Manson
Lena Dunham sebagai Catherine Bagikan
Madisen Beaty sebagai Patricia Krenwinkel
Mikey Madison sebagai Susan Atkins
James Landry Hébert sebagai Steve Grogan
Maya Hawke sebagai Linda Kasabian
Victoria Pedretti sebagai Leslie Van Houten
Sydney Sweeney sebagai anggota Keluarga Manson, Danau Dianne
Harley Quinn Smith sebagai anggota Keluarga Manson, Froggie
Dallas Jay Hunter sebagai anggota Keluarga Manson, Deliah
Kansas Bowling sebagai Sandra Bagus
Parker Love Bowling sebagai anggota Manson Family, Tadpole
Cassidy Hice sebagai anggota Keluarga Manson, Sundance
Ruby Rose Skotchdopole sebagai anggota Keluarga Manson, Butterfly
Danielle Harris sebagai anggota Keluarga Manson, Angel
Josephine Valentina Clark sebagai anggota Keluarga Manson, Catherine Gillies
Dyani Del Castillo sebagai anggota Keluarga Manson, Pebbles.
David Steen sebagai anggota MC Setan Lurus yang tinggal di Spahn Ranch
Geser McNairy sebagai Bisnis Bob Gilbert, penjahat di Lancer
Clifton Collins Jr sebagai Ernesto The Mexican Vaquero di Lancer
Marco Rodríguez sebagai Bartender di Lancer
Ramón Franco sebagai Ruben, seorang manajer bioskop
Dreama Walker sebagai Connie Stevens
Rachel Redleaf sebagai Mama Cass
Rebecca Rittenhouse sebagai Michelle Phillips
Rumer Willis sebagai Joanna Pettet
Spencer Garrett sebagai Allen Kincade, seorang tokoh fiksi TV.
Clu Gulager sebagai pemilik toko buku
Martin Kove sebagai Sheriff Hukum Bounty
Rebecca Gayheart sebagai Billie Booth, istri mendiang Cliff.
Kurt Russell sebagai Randy, koordinator aksi dan narator.
Zoë Bell sebagai Janet, istri Randy, juga koordinator aksi.
Michael Madsen sebagai Sheriff Hackett pada Bounty Law
Daniella Pick sebagai aktris fiksi Daphna Ben-Cobo
Perla Haney-Jardine sebagai pengedar narkoba Hippie
James Remar sebagai Ugly Owl Hoot, penjahat di Bounty Law
Kate Berlant sebagai petugas loket bioskop
Quentin Tarantino sebagai direktur iklan Red Apple Cigarettes
Craig Stark, Keith Jefferson, Lew Temple, Vincent Laresca, Maurice Compte, Gilbert Salvidar, dan Eddie Perez sebagai Bajak Laut.
Tim Roth, James Marsden, dan Danny Strong mengambil adegan untuk film tetapi tidak termasuk dalam rilis teater. Roth memerankan Butler Inggris Jay Sebring, Marsden memerankan Burt Reynolds, dan Strong memerankan Dean Martin.