เจาะเวลาหาอดีต
การพัฒนา > การคัดเลือกนักแสดง

ไมเคิล เจ. ฟ็อกซ์ เป็นตัวเลือกแรกสำหรับบทมาร์ตี้ แม็กฟลาย แต่เขาได้ตอบรับที่จะแสดงในซีรีส์ Family Ties ไปแล้ว แกรี เดวิด โกลด์เบิร์ก ผู้สร้างโชว์รู้สึกว่าฟ็อกซ์มีความจำเป็นสำหรับความสำเร็จของซีรีส์นี้และจะทำให้สับสนถ้าเขาประสบความสำเร็จจากโชว์ ภาพยนตร์กำหนดออกฉายเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 1985 และในช่วงปลายปี 1984 เมื่อรู้ว่าฟ็อกซ์ไม่สามารถแสดงในภาพยนตร์เรื่องนี้ ตัวเลือกอีก 2 คนของเซเม็กคิสคือ ซี. โทมัส ฮาวเวลล์ และ อีริก สตอลต์ซ ซึ่งภายหลังได้ทำให้ผู้สร้างประทับใจกับบท รอย แอล. เดนนิส ในเรื่อง Mask พวกเขาเลือกอีริก สตอลต์ซมารับบทเป็นมาร์ตี้ แม็กฟลาย แต่ด้วยเพราะความยุ่งยากในขั้นตอนคัดเลือกนักแสดง ทำให้วันออกฉายเลื่อนไป 2 หน
ในระหว่างการถ่ายทำ 4 อาทิตย์ เซเม็กคิสตัดสินใจดึงสตอลต์ซออกจากภาพยนตร์ ถึงแม้ว่าเขาและสปีลเบิร์กจะรู้ดีว่าจะต้องถ่ายทำใหม่ซึ่งจะต้องใช้งบเพิ่มอีก 3 ล้านถึง 14 ล้านดอลลาร์สหรัฐ เขาตัดสินใจคัดเลือกตัวนักแสดงใหม่ สปีลเบิร์กอธิบายเซเม็กคิสที่รู้สึกกับสตอลต์ซว่า ขาดอารมณ์ขันและ "มีการแสดงที่เลวร้าย" เกลอธิบายเพิ่มว่า สตอลต์ซแค่แสดงไม่สมบทบาท ขณะที่ฟ็อกซ์ด้วยตัวเขาเองแล้วบุคลิกเหมือน มาร์ตี้ แม็กฟลาย เขารู้สึกว่าสตอลต์ซดูไม่เหมาะกับการเล่นสเกตบอร์ด ขณะที่ฟ็อกซ์ดูเนียน ทางด้านสตอลต์ซรู้สึกผิดกล่าวทางโทรศัพท์กับปีเตอร์ บ็อกดาโนวิช ว่า 2 อาทิตย์ระหว่างการถ่ายทำ  เขารู้สึกถึงความไม่มั่นใจในทิศทางของเซเม็กคิสและเกล และเห็นด้วยว่าเขาไม่เหมาะกับบทนี้
ฟ็อกซ์วางตารางเวลาไว้ในเดือนมกราคม ค.ศ. 1985 เมื่อเมเรดิธ แบ็กซ์เตอร์จะกลับมาใน Family Ties หลังจากการตั้งครรภ์ ทีมงาน เจาะเวลาหาอดีต กลับมาหาโกล์ดเบิร์กอีกครั้ง ที่ได้สัญญากับฟ็อกซ์ว่าจะเป็นตัวละครสำคัญใน Family Ties แต่ถ้าตารางเวลาขัดกัน เขาก็ไม่ได้เล่น ฟ็อกซ์ชอบบทภาพยนตร์และเห็นถึงความใส่ใจของเซเม็กคิสและเกลที่เขาไล่สตอลต์ซออก แต่พวกเขาก็ไม่ได้พูดถึงสตอลต์ซมากเท่าไหร่ เพอร์ เวลินเดอร์และโทนี ฮอว์ก โปรสเกตบอร์ดได้ช่วยในฉากเล่นสเกตบอร์ด อย่างไรก็ตามฮอว์กก็ออกไปจากภาพยนตร์เพราะเขาสูงกว่าฟ็อกซ์ ที่เดิมเขาแสดงแทนสตอลต์ซในหลายฉาก ฟ็อกซ์ยังพูดถึงมาร์ตี้ แม็กฟลายว่าดูมีความเป็นตัวเองสูง "ที่ผมทำในตอนเรียนระดับไฮสคูลคือเล่นสเกตบอร์ด ตามผู้หญิงและมีวงดนตรี ผมเคยแม้แต่ฝันว่าจะเป็น ร็อกสตาร์"
คริสโตเฟอร์ ลอยด์ รับบทเป็น ด็อก บราวน์ หลังจากที่ตัวเลือกแรกในบทนี้คือ จอห์น ลิธโกว์ ที่ไม่ว่างที่แสดง ผู้สร้าง นีล แคนตัน ใน The Adventures of Buckaroo Banzai (1984) ที่เคยทำงานร่วมกับลอยด์ได้แนะนำให้มารับบทนี้ เดิมทีลอยด์ปฏิเสธที่จะเล่น แต่ก็เปลี่ยนจากหลังจากอ่านบทและคำคะยั้นคะยอจากภรรยาเขา เขายังได้ปรับเปลี่ยนการแสดงบางฉาก โดยได้รับแรงบันดาลใจจากอัลเบิร์ต ไอนสไตน์และคอนดักเตอร์ ที่ชื่อ ลีโอโพลด์ สโตคาวสกี บราวน์ ออกเสียง จิ๊กกะวัตต์ เป็น "จิ๊กโกวัตต์" ที่เป็นคำพูดของนักฟิสิกส์พูดกัน เป็นข้อมูลที่ได้จากขั้นตอนการหาข้อมูลเขียนบทของเซเม็กคิสและเกล
คริสพิน โกลเวอร์ รับบทเป็น จอร์จ แม็กฟลาย เซเม็กคิสพูดถึงโกลเวอร์ว่าเขาแสดงเกินบทมากเกินไป ในบทบาทจอร์จที่มีบุคลิกเฉื่อยชา อย่างเช่นการเชกแฮนด์ ผู้กำกับก็พูดติดตลกเกี่ยวกับโกลเวอร์ว่า เขาแทบไม่เข้าใจลักษณะตัวละคร อีก 50% ที่เหลือเลย
ลีอา ธอมป์สัน รับบทเป็น ลอร์เรน แม็กฟลาย เพราะเธอรับบทคู่กับสตอลต์ซใน The Wild Life การแต่งหน้าเธอในฉากปี 1985 ต้องใช้เวลาแต่งหน้าถึง 3 ชั่วโมงครึ่งจึงจะเสร็จ
โทมัส เอฟ. วิลสัน รับบทเป็น บิฟฟ์ แทนเน็น เพราะตัวเลือกแรกที่เลือกไว้คือ เจ. เจ. โคเฮน เมื่อพิจารณาดูแล้วจะดูเชื่อไม่ได้ว่าจะวางก้ามกับสตอลต์ซได้ แต่โคเฮนก็แสดงในบทเพื่อนของบิฟฟ์ และเมื่อมีฟ็อกซ์มาแสดง โคเฮนก็พอดูจะพอทำได้กับบทนี้ที่เขาสูงกว่าฟ็อกซ์