Marvel Studios julkisti virallisesti Avengers: Doomsday -elokuvan näyttelijäkaartin, mutta fanit huomasivat nopeasti, että useita tunnettuja näyttelijöitä puuttui.
Poissa olivat mm. Tom Holland (Spider-Man), Benedict Cumberbatch (Dr. Strange), Chris Pratt (Star-Lord), Hugh Jackman (Wolverine), Ryan Reynolds (Deadpool), Mark Ruffalo (Hulk), Jeremy Renner (Hawkeye), Brie Larson (Captain Marvel), Tatiana Maslany (She-Hulk) ja Iman Vellani (Ms. Marvel).
Myös MCU:ssa pitkään esiintyneitä näyttelijöitä, kuten Chris Evans, Hayley Atwell, Tessa Thompson ja Paul Bettany, ei mainittu. On epävarmaa, ovatko he mukana elokuvassa.
Vahvistettuja näyttelijöitä ovat mm. Chris Hemsworth (Thor), Vanessa Kirby (Invisible Woman), Anthony Mackie (Captain America), Sebastian Stan (Bucky Barnes), Letitia Wright (Shuri) ja Paul Rudd (Ant-Man).
Muita vahvistettuja ovat mm. Wyatt Russell (U.S. Agent), Tenoch Huerta (Namor), Ebon Moss-Bachrach (The Thing), Simu Liu (Shang-Chi), Florence Pugh (Yelena Belova), Kelsey Grammer (Dr. Hank McCoy), Lewis Pullman (Sentry), Danny Ramirez (Falcon), Joseph Quinn (Human Torch), David Harbour (Red Guardian), Winston Duke (M’Baku), Hannah John-Kamen (Ghost) ja Tom Hiddleston (Loki).
Useita X-Men-hahmoja palaa elokuvaan, mukaan lukien Patrick Stewart (Charles Xavier), Ian McKellen (Magneto), Alan Cumming (Nightcrawler), Rebecca Romijn (Mystique), James Marsden (Cyclops) ja Channing Tatum (Gambit). Lisäksi Pedro Pascal esittää Reed Richardsia.
