Không phải lúc chết
Diễn viên

Daniel Craig vai James Bond:
Một cựu điệp viên MI6, người được biết đến với mật danh 007 trong thời gian hoạt động và đã nghỉ hưu được 5 năm vào thời điểm bắt đầu bộ phim. Đạo diễn Cary Joji Fukunaga đã so sánh Bond với một "con vật bị thương" và mô tả tâm trạng của anh là "đang phải vật lộn để đối mặt với vai trò 'điệp viên 00'. Thế giới đã thay đổi. Luật giao chiến không còn như trước đây. Các quy tắc của hoạt động gián điệp ngày càng đen tối hơn trong thời đại chiến tranh phi đối xứng này". Craig chia sẻ rằng rằng bộ phim "nói về gia đình và những mối quan hệ khác".
Léa Seydoux vai Tiến sĩ Madeleine Swann:
Một nhà tâm lý trị liệu, con gái của Mr. White và là nhân tình của Bond, người đã hỗ trợ anh thực hiện nhiệm vụ của mình trong bộ phim Spectre. Fukunaga nhấn mạnh tầm quan trọng của Madeleine đối với bộ phim này, vì sự hiện diện của cô cho phép anh khám phá những vết thương lòng chưa lành của Bond bắt nguồn từ cái chết của Vesper Lynd trong Sòng bạc hoàng gia. Sau khi xem bộ phim, Seydoux nói: "Có rất nhiều cảm xúc trong phần Bond lần này. Nó rất cảm động. Tôi cá là bạn sẽ khóc. Lúc xem nó, tôi đã khóc, điều đó thật kỳ lạ bởi vì tôi đóng trong bộ phim này mà khi xem tôi lại khóc."
Rami Malek vai Lyutsifer Safin:
Một tên khủng bố và nhà khoa học có khuôn mặt bị biến dạng đang trong nhiệm vụ trả thù Spectre, sau này trở thành kẻ thù của Bond. Nhà sản xuất Barbara Broccoli đã mô tả nhân vật này là "người thực sự chọc tức Bond. Gã ta là một tên đáng ghê tởm." Malek mô tả nhân vật là một người tự xem "mình là anh hùng gần giống như cái cách mà Bond là anh hùng". Fukunaga mô tả Safin là "nguy hiểm hơn bất kỳ ai mà [Bond] từng gặp phải" cũng như là một "đối thủ siêu thông minh và xứng tầm".
Lashana Lynch vai Nomi:
 Một tân điệp viên "00" phục vụ trong một khoảng thời gian sau khi Bond nghỉ hưu và được gán mật danh 007. Lynch hy vọng rằng nhân vật do cô thủ vai sẽ đem đến một khía cạnh mới mẻ về thế giới điệp viên, nói rằng "Khi góp phần vào một thương hiệu điện ảnh đã chỉn chu suốt ngần ấy năm, tôi muốn mang tới một góc nhìn gần gũi và chân thực hơn đối với người bình thường—nhằm đấu tranh với sự lo âu và có khả năng tự mình xử lý các vấn đề".
Ralph Fiennes vai Gareth Mallory / M: Người đứng đầu MI6 và là sĩ quan cấp trên của Bond.
Ben Whishaw vai Q:
Sĩ quan hậu cần (Quartermaster) của MI6, người đã cung cấp cho các điệp viên "00" những trang bị để sử dụng trong chiến trường. Trong phim, Q được tiết lộ là người đồng tính nam khi Moneypenny và Bond đã cản trở anh khi đang lên kế hoạch cho một buổi hẹn hò ăn tối với một người đàn ông khác. Whishaw coi phiên bản Q của mình đã kết thúc, nói rằng: "Tôi nghĩ kết thúc vậy là được rồi. Tôi đã tham gia ba phim như... hợp đồng đã ký, nên tôi nghĩ như vậy có lẽ là đủ".
Naomie Harris vai Eve Moneypenny:
Thư ký của M và đồng minh của Bond. Harris chia sẻ rằng kể từ Spectre, "Moneypenny đã trưởng thành hơn phần nào. Tôi nghĩ cô ấy vẫn rất mực yêu thương Bond, điều đó sẽ không bao giờ mất đi. Nhưng cô ấy là một người phụ nữ tự lập với cuộc sống của riêng mình".
Jeffrey Wright vai Felix Leiter:
Bạn của Bond và một sĩ quan CIA. Khi được hỏi về kỳ vọng đối với nhân vật Felix, Wright trả lời "Mọi người đều biết rằng chính Felix là người đã mang James trở lại và đưa chúng ta đi phiêu lưu thật xa". Trong khi Wright ngạc nhiên khi không được yêu cầu trở lại trong Tử địa Skyfall và Spectre, anh cảm thấy sự trở lại của Felix trong Không phải lúc chết "có trọng lượng hơn" do sự vắng mặt trước đó của nhân vật. Wright nói rằng bộ phim thiết lập tình anh em giữa Bond và Felix, mà anh mô tả là "trung tâm" trong mối quan hệ của họ.
Billy Magnussen vai Logan Ash: Một đặc vụ CIA được Leiter giao nhiệm vụ hỗ trợ Bond tìm kiếm Obruchev. Ash sau đó được tiết lộ là một điệp viên hai mang làm việc cho Safin.
Christoph Waltz vai Ernst Stavro Blofeld:
Kẻ thù không đội trời chung và là anh trai nuôi của Bond. Hắn là người sáng lập và thủ lĩnh tổ chức tội phạm Spectre và hiện đang bị MI6 quản thúc. Fukunaga giải thích vì sao Blofeld quay lại, đồng thời hé lộ "vai trò" mới của nhân vật này trong bộ phim: "Blofeld là một nhân vật mang tính biểu tượng trong loạt phim Bond. Hắn ta đang ngồi tù, tức là hắn chẳng làm được gì phải không? Vậy thì hắn có thể làm được gì và những điều quái quỷ, tàn độc nào mà hắn đang lên kế hoạch dành cho James Bond và phần còn lại của thế giới?"
David Dencik vai Tiến sĩ Valdo Obruchev: Một nhà khoa học đểu cáng đã tạo ra Dự án Heracles
Rory Kinnear vai Bill Tanner: Chánh văn phòng của M.
Ana de Armas vai Paloma: Một đặc vụ CIA hỗ trợ Bond. De Armas mô tả nhân vật của mình là "khinh suất" và "sôi nổi" và đã đóng một vai trò quan trọng trong nhiệm vụ của Bond.
Dali Benssalah vai Primo: Một tên lính đánh thuê và là kẻ thù mà Bond chạm trán lần đầu tiên ở Matera.
Lisa-Dorah Sonnet vai Mathilde: Con gái năm tuổi của James Bond và Madeleine Swann.
Ngoài ra, Hugh Dennis và Priyanga Burford thủ vai các nhà khoa học làm việc tại phòng thí nghiệm MI6. Mathilde Bourbin và Coline Defaud lần lượt xuất hiện trong vai mẹ của Madeleine Swann và Madeleine lúc nhỏ trong phân cảnh mở đầu bộ phim. Brigitte Millar cũng đảm nhận vai diễn thủ lĩnh nhóm Spectre là Tiến sĩ Vogel từ phần phim Spectre.