Pääosa:
* Shia LaBeouf kuten Sam Witwicky
* Rosie Huntington-Whiteley kuten Carly Spencer
* Josh Duhamel kuten William Lennox
* Tyrese Gibson kuin Robert Epps
* Patrick Dempsey kuten Dylan Gould
* John Malkovich kuin Bruce Brazos
* Frances McDormand kuten Mdm. Anya Kovacs
Tukicast:
* Kevin Dunn kuin Ron Witwicky
* Julie White kuin Judy Witwicky
* John Turturro agentti Simmonsina
* Buzz Aldrin kuin itseään
* Leonard Nimoy Sentinel Primena (ääni)
* Ken Jeong kuten Jerry Wang
Tämä luettelo sisältää sekä elokuvan päänäyttelijät että ne, jotka näyttelivät keskeisiä sivurooleja.