• Arnold Schwarzenegger vai Kẻ hủy diệt, một người máy đi ngược thời gian để ám sát Sarah Connor. Ông chỉ có khoảng 18 lời thoại trong phim và James Cameron nói rằng "Somehow, even his accent worked...It had a strange synthesized quality, like they hadn't gotten the voice thing quite worked out."[1]
• Michael Biehn vai Kyle Reese, một chiến sĩ của Quân kháng chiến được gửi đi bảo vệ Sarah
• Linda Hamilton vai Sarah J. Connor, mục tiêu của Kẻ hủy diệt
• Earl Boen vai TS. Peter Silberman, một nhà tâm lý học cảnh sát
• Paul Winfield vai Đại úy Ed Traxler
• Lance Henriksen vai Thanh tra Hal Vukovich

Các diễn viên phụ bao gồm Bess Motta vai Ginger Ventura, Dick Miller là nhân viên cửa hàng súng, Shawn Schepps là Nancy, Bruce M. Kerner là trung sĩ bàn, bạn của Arnold và chuyên gia thể hình chuyên nghiệp Franco Columbu vai Kẻ hủy diệt của năm 2029, và Bill Paxton, Brad Rearden, và Brian Thompson là các dân đua xe phải đối mặt với Kẻ hủy diệt ở đầu phim.