Giấc mơ danh vọng
Quá trình sản xuất > Phân vai và luyện tập

Jamie Foxx chính là người đầu tiên mà các nhà sản xuất lựa chọn để vào vai chính Curtis Taylor, Jr., tuy nhiên dù thích thú với vai diễn, nam diễn viên này lúc đầu vẫn nói lời từ chối vì cho rằng cát-xê quá thấp. Vai diễn này sau đó được đưa ra đề nghi với Denzel Washington, nhưng anh cũng từ chối với lý do không biết hát. Những ngôi sao khác như Will Smith và Terrence Howard cũng đã từng nằm trong số những người được lựa chọn vào vai Curtis. Trong khi đấy, nữ ca sĩ R&B Beyoncé Knowles đã được phân vai Deena Jones sau khi đã diễn thử thành công. Danh hài Eddie Murphy, cũng từng là ca sĩ trong những năm 1980, đã đồng ý nhận vai James "Thunder" Early nhờ sự thuyết phục bởi người đồng sáng lập hãng DreamWorks, Jeffrey Katzenberg. Nhờ thế, Dreamgirls trở thành bộ phim trở lại đầu tiên của Murphy với hãng Paramount kể từ Vampire in Brooklyn năm 1995, mở đầu cho những sự cộng tác tiếp tục của Murphy với hãng sau phim này.
Khi biết rằng Knowles và Murphy sẽ đóng trong bộ phim, Foxx đã thay đổi quyết định và chấp nhận tham gia kể cả với cát-xê thấp. Với vai diễn C.C. White, ngôi sao R&B Usher hay rapper André 3000 của nhóm OutKast đã từng được mời đóng nhưng đều từ chối. Có thời điểm ca sĩ Omarion được cho là đã nhận vai này, nhưng cuối cùng người nhận vai C.C. lại là diễn viên kiêm ca sĩ Keith Robinson.
Anika Noni Rose, diễn viên Broadway từng giành giải Tony, đã giành được vai Lorrell Robinson sau một cuộc thi tuyển. Rose, trên thực tế thấp hơn hơn hầu hết bạn đồng diễn với mình, chỉ cao có 5 foot và 2 inch, đã bị yêu cầu phải diễn (và nhảy) trên một đôi giày cao gót cỡ 4-5 inch (127 mm) trong hầu hết bộ phim, vì thế sau này cô than phiền rằng nó khiến cô không thoải mái. Trước đấy, Rose cũng đã đóng một số phim, trong đó có From Justin to Kelly với hai thí sinh American Idol khác là Kelly Clarkson và Justin Guarini.
Quyết định phân vai quan trọng nhất tập trung ở Effie White, nhân vật nhiều cảm xúc và là trung tâm của cả phim. Người ta quyết định rằng thay vì mời những ngôi sao nổi tiếng, vai diễn này sẽ được trao cho một diễn viên không mấy người biết, cũng giống như trường hợp của nữ diễn viên Jennifer Holliday, người đóng trong vở nhạc kịch Broadway nguyên bản khi mới 21 tuổi. Tổng cộng 783 diễn viên có khả năng hát đã đến dự tuyển, trong số đó có những người đã từng lọt vào vị trí cao trong cuộc thi American Idol như Fantasia Barrino, Jennifer Hudson; hay ca sĩ Nicci Gilbert thành viên nhóm Brownstone, ngôi sao truyền hình Raven-Symone và diễn viên Broadway Capathia Jenkins. Người chiến thắng trong cuộc tuyển chọn là Jenifer Hudson, vượt qua cả American Idol năm 2004 và người được kỳ vọng là Fantasia Barrino, và đây cũng trở thành vai diễn đầu tiên của cô. Để tham gia bộ phim, Hudson được yêu cầu phải tăng lên đến 20 pound (9 kg), và ngược lại, Beyoncé lại phải giảm cũng 20 pound để vào vai Deena mảnh dẻ yêu kiều. Trong một bài phỏng vấn sau này, Beyoncé đã nói rằng ước gì cô có thể tăng lên 20 pound và được đóng vai Effie.
Sau khi đã tìm được Effie White, dàn diễn viên Dreamgirls bắt đầu luyện tập với Condon và biên đạo Fatima Robinson, người trước đây hoạt động trong ngành công nghệ video ca nhạc. Đồng thời, ê-kíp âm nhạc bắt đầu làm việc với những diễn viên và nhạc sĩ để thu âm các ca khúc trong phim. Dù quá trình luyện tập đã kết thúc trước Giáng sinh năm 2005, Bill Condon vẫn gọi Hudson đến để luyện tập một mình, giúp cô có thể thể hiện tốt hơn nhân vật Effie. Họ tập dượt lời thoại và diễn xuất trong suốt cả tuần, hầu như không lúc nào ngơi nghỉ. Hudson nhớ lại Condon đã nói rằng cô "quá dịu dàng", và muốn cô cư xử khác đi, muốn cô không nói cảm ơn, đến trễ và khi đi vào phòng tập phải hành động như "một kẻ đáng ghét", phải "tức giận", "khiếm nhã", "xấu tính" và "là một diva" ("be a diva").
Một số diễn viên đã từng đóng trong vở nhạc kịch Broadway cũng tham gia trong phim: Loretta Devine (đóng Lorell trong vở kịch gốc) vào vai một nữ ca sĩ nhạc jazz thể hiện ca khúc "I Miss You Old Friend"; Hinton Battle, từng đóng vai James "Thunder" Early, thể hiện nhân vật Wayne, cộng sự thân tín của Curtis; và Yvette Cason, từng là diễn viên dự bị của vai Effie, đóng vai bà May Jones, mẹ của Deena.