W drugim sezonie swoje z poprzednich produkcji role powtórzyli: Atwell, Favreau, Brown, Brolin, Cumberbatch, Dennings, Douglas, Tucci, Waititi, Gillan, Green, Grillo, Goldblum, Hemsworth, Hiddleston, House, Jackson, Renner, Rudd, Ruffalo, Rooker, Russell, Smulders, Stan, Idris Elba, Peter Serafinowicz, Jude Law, Sam Rockwell, Elizabeth Olsen, John Slattery, Tessa Thompson, Cate Blanchett, Laurence Fishburne, Rachel Weisz, , i .
Natomiast przeszło dwudziestu aktorów zastąpiło tych, którzy pojawili się w poprzednich produkcjach MCU: jako Steve Rogers, Brian T. Delaney i Mace Montgomery Miskel jako Peter Quill, Fred Tatasciore jako Drax, Corvus Glaive, Volstagg i Groot, Lake Bell jako Natasha Romanoff, Mick Wingert jako Tony Stark, Alexandra Daniels jako Carol Danvers, Mike McGill jako Thaddeus Ross, jako Betty Ross, Hudson Thames jako Peter Parker / Spider-Man, jako Obadiah Stane, Beth Hoyt jako Virginia „Pepper” Potts, jako Shuri, Josette Eales jako Frigga, David Chen jako Hogun, jako Fandral, jako Gamora, jako Irani Rael, Keri Tombazian jako Mar-Vell / Wendy Lawson, Jeff Bergman jako Odyn oraz jako Xu Wenwu. Ponadto Marquand użyczył również głosu Ultronowi.