Người sói Wolverine
Diễn viên/Nhân vật

Hugh Jackman vai Logan / Wolverine, một dị nhân người mà có khả năng phục hồi phi thường với bộ xương được hòa với adamantium, gần như làm anh bất tử. Jackman, người đóng chính vai Wolverine trong serie phim phim X-Men, cũng đồng sản xuất bộ phim với công ty của anh là Seed Productions. Về nhân vật này, Jackman coi Wolverine như "một người ngoài cuộc cuối cùng" và cho rằng " cuộc chiến vĩ đại, tôi luôn nghĩ cùng Wolverine, là cuộc chiến với chính mình". Nói về cuộc đấu tranh về sự bất tử của mình, Logan nhận xét "Anh ta nhận ra rằng tất cả những người anh yêu đều chết và cuộc đời của anh thì đầy đau khổ. Thế nên sẽ tốt hơn nếu anh ta trốn đi. Anh ta không thể chết. Anh ta chỉ muốn tránh xa mọi thứ."  Jackman nói rằng anh phải ăn 6 bữa một ngày để chuẩn bị cho vai diễn. Jackman liên lạc với Dwayne Johnson để lấy lời khuyên để hoàn thiện bộ phim. Johnson đã gợi ý rằng trong vòng 6 tháng, Jackman phải tăng 1 pound/tuần, bằng cách hấp thụ 6,000 calo một ngày bao gồm " phần ăn khủng có thật nhiều thịt gà, thịt bò và cơm".
Tao Okatomo vai Mariko Yashida, là cháu gái của Yashida. Logan bảo vệ Mariko vì cuộc sống của cô ấy bị đe dọa như là một kết quả tất yếu của những ý định của ông cô. Còn về tính cách của nhân vật, Okamoto nói rằng Mariko không còn dễ gục ngã nữa, cô rất thành thạo karate và giỏi ném dao.
Rila Fukushima vai Yukio, là người đột biến với khả năng tiên đoán tương lai và là trong những sát thủ nguy hiểm của gia tộc nhà Shingen. Fukushima nói rằng "Nhân vật của tôi rất mạnh mẽ. Yukio và Wolverine có khá nhiều điểm chung. Cô ấy chăm sóc cho Logan và anh ấy lại chăm sóc cô. " Mangold đã miêu tả Yukio như một chiến binh lợi hại người mà "vừa gợi cảm nhưng cũng màu sắc như vừa bước ra khỏi thế giới hoạt hình anime."
Hiroyuki Sanada vai Shingen Yashida, là cha của Mariko và vừa là đối thủ của chính công ty của cha mình.
Svetlana Khodchenkova vai Dr. Green / Viper, là người đột biến, người có khả năng miễn dịch với mọi độc tố. Về nhân vật của cô ấy, Khodchenkova nói rằng "Viper thực sự chẳng quan tâm đến nhiều người, hầu hết bọn họ đều được cô sử dụng cho muc địch cá nhân của cô ấy". " Mangold nói rằng "Tên của Viper đã mang sẵn hàm ý cô ta như một loài rắn độc và chính vì thế mà Viper coi Logan như "một thợ săn kinh nghiệm có thể bắn chết con hổ ngay trong hang của mình".
Will Yun Lee vai Kenuichio Harada, là người yêu cũ của Mariko và là người cầm đầu gia tộc Ninja Đen. Anh ta đã thề rằng sẽ bảo vệ gia đình Yasiada. Lee nói rằng anh đã phải trải qua một khóa học dạy kiếm rất khắt khe để phục vụ vai diễn.
Haruhiko Yamanouchi vai  Yashida, chủ tịch tập đoàn Yashida, một tập đoàn công nghệ zaibatsu.
Brian Tee vai Noburo Mori, là Bộ trưởng tư pháp tham nhũng, người chuẩn bị kết hôn với Mariko.
Famke Janssen vai Jean Grey, là người đột biến và là thành viên cũ của hội Người đột biến; cô bị Logan giết trong cảnh cuối phim "X-Men: The Last Stand".  Jackman nói rằng "Không có nghi ngờ gì khi mối quan hệ quan trọng nhất cuộc đời anh ấy (như chúng ta đã thấy trong phim) là mối quan hệ với Jean Grey. Đúng, chúng ta đã nhìn thấy cô ấy chết ở cảnh cuối phim X-Men: The Last Stand, nhưng trong bộ phim, cô ấy có một sự hiện diện mà tôi nghĩ là quan trọng đối với bộ phim, đặc biệt cho Logan đối mặt với những điều khó khăn nhất của chính mình."
Thêm vào đó còn có Patrick Stewart và Ian McKellen tham gia với vai trò khách mời vai Giáo sư Charles Xavier và Magneto trong cảnh cuối phim.