• Alexander Skarsgård vai Tiến sĩ Nathan Lind
• Millie Bobby Brown vai Madison Russell
• Rebecca Hall vai Tiến sĩ Ilene Andrews
• Brian Tyree Henry vai Bernie Hayes
• Shun Oguri vai Ren Serizawa
• Eiza González vai Maia Simmons
• Julian Dennison vai Josh Valentine
• Lance Reddick vai Guillermin
• Kyle Chandler vai Tiến sĩ Mark Russell
• Demián Bichir vai Walter Simmons
• Kaylee Hottle vai Jia

Ngoài ra, dàn diễn viên trong phim còn có Hakeem Kae-Kazim trong vai Admiral Wilcox, Ronny Chieng trong vai Jay Wayne, John Pirruccello trong vai Horace và Chris Chalk trong vai Ben.[3] Nhà giám sát hoạt hình Eric Petey đảm nhiệm vai Kong thông qua kỹ thuật ghi hình chuuyển động gương mặt và diễn xuất.[4] Hai nữ diễn viênChương Tử Di và Jessica Henwick đều được tuyển vai nhưng lại không xuất hiện trong bản cắt cuối cùng của phim,[5] trong đó Chương Tử Di tiếp tục thể hiện vai diễn của cô từ phần phim Chúa tể Godzilla.