Michelle Gomez, odtwórczyni roli Missy (Mistrza) ogłosiła w maju 2017 roku, że seria dziesiąta będzie ostatnią, w której się pojawi w tej roli. Po zakończeniu emisji dziesiątej serii swoje odejście z serialu ogłosił także Matt Lucas, odtwórca roli Nadorle'a. Z kolei Pearl Mackie, odtwórczyni Bill Potts, swoje odejście z serialu ogłosiła podczas San Diego Comic-Con w 2017 roku, zaznaczając, że ostatnim odcinkiem w jakim wystąpi będzie odcinek świąteczny Zdarzyło się dwa razy. W związku z tym seria jedenasta przedstawia całkowicie nowych towarzyszy Doktora; w skład obsady weszli: Bradley Walsh jako Graham O'Brien, Tosin Cole jako Ryan Sinclair oraz Mandip Gill jako Yasmin Khan.
Role drugoplanowe Obsadzono aktorkę Sharon D. Clarke w drugoplanowej roli, jako Grace, żonę Grahama.
Role gościnne 8 marca 2018 roku Alan Cumming ogłosił, że został obsadzony w jednym z odcinków serialu jako król Jakub I Stuart. Cumming pojawia się w odcinku Łowcy czarownic. 25 marca 2018 roku Lee Mack ogłosił, że pojawi się w jednym z odcinków sezonu. Jeden ze zwiastunów serialu wyjawił, że w jednej z ról obsadzony został Shaun Dooley, który współpracował wcześniej z Chibnallem na planie serialu Broadchurch.