Ivana Baquero trong vai Ofelia/Công chúa Moanna, một đứa trẻ tin rằng cô là tái sinh của một công chúa từ thế giới ngầm. Del Toro cho biết anh rất lo lắng khi tham gia vai chính, và việc tìm kiếm nữ diễn viên 10 tuổi người Tây Ban Nha hoàn toàn là tình cờ. (Bộ phim được quay từ tháng 6, tháng 10 năm 2005, khi cô 11 tuổi.) "Nhân vật tôi viết ban đầu trẻ hơn, khoảng 8 hoặc 9 tuổi, và Ivana bước vào và cô ấy lớn hơn một chút so với nhân vật, với mái tóc xoăn này. Tôi chưa bao giờ tưởng tượng ra cô gái đó. Nhưng tôi yêu việc đọc sách đầu tiên của cô ấy, vợ tôi đã khóc và người phụ nữ máy ảnh đã khóc sau khi đọc và tôi biết rằng Ivana là nữ diễn viên giỏi nhất đã xuất hiện, nhưng tôi biết rằng tôi cần phải thay đổi kịch bản phù hợp với độ tuổi của cô ấy." Baquero nói rằng Del Toro đã gửi cho cô rất nhiều truyện tranh và truyện cổ tích để giúp cô" hòa mình vào không khí của Ofelia và hiểu thêm về những gì cô cảm nhận ". Cô nói rằng cô nghĩ bộ phim là "tuyệt vời", và "đồng thời nó có thể mang lại cho bạn nỗi đau, nỗi buồn, sự khan hiếm và hạnh phúc".
Sergi López trong vai Đại úy Vidal, cha dượng mới của Ofelia và một sĩ quan Falange. Del Toro đã gặp López ở Barcelona, một năm rưỡi trước khi bắt đầu quay phim, để yêu cầu anh ấy chơi Vidal. Ở các vùng của Tây Ban Nha, López được coi là một diễn viên hài kịch hoặc hài hước, và các nhà sản xuất ở Madrid nói với Del Toro, "Bạn nên rất cẩn thận vì bạn không biết về những điều này bởi vì bạn là người Mexico, nhưng anh chàng này không phải sẽ có thể cung cấp hiệu suất "; del Toro trả lời "Chà, không phải tôi không biết, mà là tôi không quan tâm". Về nhân vật của mình, López nói: "Anh ta là nhân vật xấu xa nhất tôi từng đóng trong sự nghiệp. Không thể cải thiện điều đó; nhân vật này rất vững chắc và được viết rất tốt. Vidal bị loạn trí, một kẻ tâm thần không thể Mặc dù tính cách của cha anh ta đã đánh dấu sự tồn tại của anh ấy, và chắc chắn đó là một trong những lý do khiến anh ấy bị rối loạn tâm thần. Đó không phải là một lý do. Nó có vẻ rất cay độc khi sử dụng điều đó để biện minh hoặc giải thích cho những hành động tàn nhẫn và hèn nhát của anh ấy. Tôi nghĩ thật tuyệt khi bộ phim không xem xét bất kỳ lời biện minh nào cho chủ nghĩa phát xít."
Maribel Verdú trong vai Mercedes, quản gia của Vidal. Del Toro đã chọn Verdú để đóng vai nhà cách mạng từ bi vì anh "thấy một nỗi buồn trong cô mà anh nghĩ sẽ hoàn hảo cho phần này".
Doug Jones trong vai Faun và Người đàn ông nhợt nhạt. Là Faun, Jones hướng dẫn Ofelia đến thế giới giả tưởng. Trong vai Người đàn ông nhợt nhạt, anh vào vai một con quái vật kỳ cục với sự thèm ăn cho trẻ em. Jones trước đây đã làm việc với del Toro trên Mimic và Hellboy, và nói rằng đạo diễn đã gửi cho anh ta một email nói rằng: "Bạn phải ở trong bộ phim này. Không ai khác có thể đóng vai này ngoài bạn." Jones đã nhiệt tình trả lời bản dịch tiếng Anh của kịch bản, nhưng sau đó phát hiện ra bộ phim bằng tiếng Tây Ban Nha mà anh không nói. Jones nói rằng anh ta "kinh hoàng" và del Toro đề nghị học kịch bản theo ngữ âm, nhưng Jones đã từ chối điều này, thích tự học các từ này. Anh ấy nói: "Tôi thực sự, thực sự rất bực mình và cam kết học từ đó và tôi đã phát âm đúng trước khi tôi đi vào", sử dụng năm giờ một ngày anh ấy dành để mặc trang phục và trang điểm để thực hành các từ. Del Toro sau đó đã quyết định lồng tiếng cho Jones bằng giọng nói của Pablo Adán, "một diễn viên nhà hát có thẩm quyền", nhưng những nỗ lực của Jones vẫn có giá trị vì diễn viên lồng tiếng có thể khớp với chuyển động của anh ta với cử động miệng của Jones. Đúc kép của Jones nhằm gợi ý rằng Người đàn ông nhợt nhạt (cùng với con cóc) là một sáng tạo của Faun, hoặc chính Faun ở dạng khác.
Ariadna Gil trong vai Carmen / Nữ hoàng của thế giới ngầm, mẹ của Ofelia và vợ của Vidal.
Álex Angulo trong vai bác sĩ
Ferreiro, một bác sĩ phục vụ cho Vidal, nhưng là một người chống Pháp.
Manolo Solo trong vai Garcés, một trong những trung úy của Vidal.
César Vea trong vai Serrano, một trong những trung úy của Vidal.
Roger Casamajor trong vai Pedro, anh trai của Mercedes và là một trong những kẻ nổi loạn.
Federico Luppi là Vua của thế giới ngầm, cha của Ofelia
Pablo Adán trong vai Người kể chuyện / Tiếng nói của Faun
