Do swoich wcześniejszych ról powrócą: Henry Cavill (Superman), Amy Adams (Lois Lane), Laurence Fishburne (Perry White), Diane Lane (Martha Kent) i Harry Lennix (generał Swanwick). 22 sierpnia 2013 Warner Bros. oficjalnie ogłosiło, że odtwórcą roli Batmana został Ben Affleck, co spotkało się z krytyką ze strony części fanów tej postaci komiksowej. Jest to drugi film poświęcony tematyce superbohaterów, w którym występuje Ben Affleck, wcześniej był on odtwórcą tytułowej roli w filmie Daredevil z 2003 roku. Na początku grudnia 2013 oficjalnie ogłoszono obsadzenie w roli Wonder Woman izraelskiej aktorki Gal Gadot, co podobnie jak w przypadku wyboru Bena Afflecka na Batmana spotkało się nieprzychylną reakcją części fanów. W tym samym miesiącu pojawiła się pogłoski jakoby aktor Jason Momoa miałby wcielić się w rolę Aquamana, czemu sam aktor zaprzeczał. Angaż Momoi został ostatecznie potwierdzony w październiku 2014. 31 stycznia 2014 została podana informacja o obsadzeniu w roli złoczyńcy – Lexa Luthora aktora Jesse’ego Eisenberga, oraz w roli Alfreda Pennywortha aktora Jeremy’ego Ironsa. 3 marca studio ogłosiło obsadzenie kolejnych aktorów: Callana Mulveya, Holly Hunter i Tao Okamoto, którzy maja wcielić się w postacie stworzone specjalnie na potrzeby filmu. W czerwcu podano, iż aktor Scoot McNairy dołączył do obsady.