• James Franco trong vai Oscar "Oz" Diggs, một nghệ sĩ lừa đảo hay lăng nhăng với nhiều phụ nữ, một nhà ảo thuật, và một người hay đi nói chuyện ở nhiều nơi.[8] Anh ta là một phần của gánh xiếc rong ở miền trung phía Tây nước Mỹ. Anh ta bị cuốn đi trong một chiếc khinh khí cầu do một cơn lốc xoáy tới miền đất Oz, nơi mọi người tin rằng anh ta là một pháp sư được định mệnh mang tới hòa bình cho miền đất, buộc anh ta phải từ bỏ thứ đạo đức giả dối của mình để làm mọi người tin rằng anh ta chính là vị anh hùng mà những người dân xứ Oz cần.
• Mila Kunis trong vai Theodora, một phù thủy tốt xinh đẹp và ngây thơ có tình yêu sâu nặng với vùng đất Oz. Cô tin rằng Oscar chính là vị pháp sư được tiên tri sẽ đánh bại tên phù thủy tưởng là xấu xa Glinda trong Khu rừng tối, và trong quá trình đó cô tỏ ra có tình cảm với Oscar. Evanora sau đó đã từ từ lôi kéo khiến Theodora tin rằng Oscar đã lừa cô vì Glinda, dẫn tới biến đổi cô thành một "phù thủy độc ác của miền Tây".[9]
• Rachel Weisz trong vai Evanora, "phù thủy độc ác của miền Đông".[10] Cô ta là người giám hộ của thành phố Emerald và là trợ lý xưa kia của nhà vua xứ Oz, người đã bị cô này giết trước đó, sau này đổ tội cho cô em Glinda. Là một phù thủy xấu xa, cô ta có bộ dạng gớm ghiếc bị giấu đi bằng cách đeo một chiếc vòng cổ có tác dụng cho cô vẻ bề ngoài của một cô gái trẻ quyến rũ. Cô ta đã lừa Oscar bằng việc đổ cho Glinda là tên "phù thủy độc ác".
• Michelle Williams trong vai Glinda "phù thủy tốt bụng của miền Nam". Cô cai quản và bảo vệ một vương quốc hòa bình của Oz, nơi có những người nông dân, thợ hàn và những người lùn tốt tính. Tuy nhiên, do lời xúi giục của Evanora, những người dân khác của xứ Oz lại tin rằng cô chính là phù thủy độc ác khiến cả vùng đất khiếp sợ. Cô đã hướng dẫn Oscar hoàn thành sứ mệnh đánh bại Evanora sau khi biết sự thật rằng Evanora đã lừa mình. Glinda sau đó cũng đã trở thành người yêu của Oscar.
  • Williams cũng đồng thời thủ vai Annie, một người tình cũ của Oscar ở Kansas. Tương tự như Glinda ở xứ Oz, Annie cũng cố gắng cổ vũ Oscar nhận ra những điều tốt đẹp ở bản thân mình. Cô được hứa hôn với John Gale, điều này gợi ý rằng cô ấy có thể là người mẹ tương lai của Dorothy Gale.[6]
• Zach Braff lồng tiếng cho nhân vật Finley, một con khỉ có cánh đã nợ Oscar ơn cứu mạng không thể từ bỏ được, tin rằng anh chính là vị pháp sư đã được tiên tri, bởi anh ta đã cứu Finley khỏi một con sư tử hèn nhát.[7] Chú khỉ nhanh chóng thấy hối hận với quyết định của mình khi Oscar cho biết anh không phải là một pháp sư, nhưng dù sao chú khỉ đó cũng đã trở thành một đồng minh trung thành của Oscar sau này.
  • Braff cũng đồng thời thủ vai Frank, người trợ lý trung thành nhẫn nại của Oscar khi anh còn ở Kansas.
• Bill Cobbs trong vai Master Tinker (Tinker trưởng), người chỉ huy đội thợ hàn dẫn dắt bởi Glinda. Người xem cũng nhận ra rằng anh ta chính là người thợ thiếc đã xây dựng nên Tin Woodman.[7]
• Joey King tham gia lồng tiếng cho Cô bé sứ, một búp bê sứ trẻ tuổi biết nói đến từ thành phố sứ, nơi mọi thứ, kể cả cư dân ở đó, đều được làm bằng sứ cả. Nhà cô đã bị Evanora phá hủy, để lại cô là người sống sót duy nhất được Oscar tìm thấy, và cô đã có một tình bạn bền chặt với Oscar.
  • King cũng đồng thời đóng vai cô gái tàn tật trên chiếc xe lăn trong số những khán giả tới buổi biểu diễn ảo thuật của Oscar tại Kansas.
• Tony Cox trong vai Knuck, sứ giả và là người thổi kèn lệnh của thành phố Emerald, theo phe của Glinda.
• Stephen R. Hart và Bruce Campbell trong vai những người gác cổng "Winkie" của thành phố Emerald.[11]
• Abigail Spencer trong vai May, trợ lý biểu diễn ảo thuật tạm thời của Oscar ở Kansas và là một trong những mối tình chóng vánh của Oz trong bộ phim.[11]
• Tim Holmes trong vai ‘’người đàn ông lực lưỡng’’ đã tấn công Oscar để đòi lại công bằng cho vợ mình, buộc Oscar phải lên chiếc khinh khí cầu đưa anh tới vùng đất Oz.

Raimi, người thường tuyển bạn bè và các diễn viên không chuyên vào các vai phụ, đã tuyển người em trai của mình, Ted Raimi trong vai một người có tính hoài nghi ở thị trấn nhỏ trong buổi biểu diễn ảo thuật của Oscar, người đã kêu lên rằng "Tôi thấy sợi dây!"; Jim Moll, thầy giáo dạy kịch trước đây của anh ở trường Birmingham Groves High School, trong vai người dân thị trấn số 10; Jim Bird, giáo viên dạy môn nghiên cứu xã hội trước đây của anh tại trường Birmingham West Maple Middle School (Junior High) và "Những người phụ nữ của cái chết độc ác" — các nữ diễn viên Ellen Sandweiss, Betsy Baker và Theresa Seyferth a.k.a. Theresa Tilly a.k.a. Sarah York từ bộ phim The Evil Dead của Raimi —trong vai ba người dân thị trấn Quadling.[12]