Le film présente un casting de stars comprenant :
* Jesse Eisenberg dans le rôle de J. Daniel Atlas
* Woody Harrelson dans le rôle de Merritt McKinney
* Isla Fisher dans le rôle de Henley Reeves
*Dave Franco dans le rôle de Jack Wilder
* Morgan Freeman dans le rôle de Thaddeus Bradley
*Michael Caine dans le rôle d'Arthur Tressler
*Mélanie Laurent dans le rôle d'Alma Dray
*Mark Ruffalo dans le rôle de Dylan Rhodes
Bien que Downey Jr. soit connu pour son charisme et sa polyvalence, il n'a pas été impliqué dans la franchise "Now You See Me".