* Shia LaBeouf dans le rôle de Sam Witwicky
* Megan Fox dans le rôle de Mikaela Banes
* Tyrese Gibson dans le rôle de Robert Epps
* Josh Duhamel dans le rôle de William Lennox
* John Turturro dans le rôle de l'agent Seymour Simmons
* Hugo Weaving dans le rôle de Megatron
* Frank Welker dans le rôle des voix d'Optimus Prime, Megatron et Soundwave
* Peter Cullen comme la voix d'Optimus Prime
* Leonard Nimoy comme voix de Sentinel Prime
* John Malkovich comme voix de Cybertron
* Kelsey Grammer comme voix de Shockwave
* Stanley Tucci dans le rôle de Joshua Joyce
* Mark Wahlberg dans le rôle de Cade Yeager
* Isabela Moner comme Izabella
*Anthony Hopkins dans le rôle de Quintessa
*Laura Haddock dans le rôle de Vivian Wembley
* John Goodman comme la voix de Hound
* Jim Carter comme voix de Cogman
* Ken Watanabe comme voix de Drift
* Liam Cunningham comme voix de Crosshairs
* Peter Cullen comme la voix d'Optimus Prime
* Optimus Prime (voix) :Peter Cullen
*Mégatron (voix) :Frank Welker
* Bumblebee (voix) :Mark Ryan