Główna obsada:
* Shia LaBeouf jako Sam Witwicky
* Rosie Huntington-Whiteley jako Carly Spencer
* Josh Duhamel jako William Lennox
* Tyrese Gibson jako Robert Epps
* Patrick Dempsey jako Dylan Gould
* John Malkovich jako Bruce Brazos
* Frances McDormand jako Mdm. Anya Kovacs
Obsada drugoplanowa:
* Kevin Dunn jako Ron Witwicky
* Julie White jako Judy Witwicky
* John Turturro jako Agent Simmons
* Buzz Aldrin jak on sam
* Leonard Nimoy jako Strażnik Prime (głos)
* Kena Jeonga jako Jerry Wang
Na tej liście znajdują się zarówno główni aktorzy, jak i ci, którzy odegrali kluczowe role drugoplanowe w filmie.