Con người

• Mark Wahlberg vai Cade Yeager
• Josh Duhamel vai William Lennox
• Stanley Tucci vai Merlin[10]
• Anthony Hopkins vai Ngài Edmund Burton[11][12][13]
• Laura Haddock vai Viviane Wembly[14][15][16]
• Minti Gorne vai Viviane hồi nhỏ
• Isabela Moner vai Izabella[17][18]
• Jerrod Carmichael vai Jimmy[19]
• Santiago Cabrera vai Santos[15][20][21][22]
• John Turturro vai Seymour Simmons[23]
• Liam Garrigan vai Vua Arthur[24]
• Glenn Morshower vai Đại tướng Morshower

Ngoài ra, Mitch Pileggi cũng xuất hiện với vai diễn thủ lĩnh của đội TRF,[25] và Tony Hale vào vai một kỹ sư của JPL. Tyrese Gibson ban đầu vốn được trở lại với vai diễn Robert Epps, nhưng do xung đột lịch diễn với Fast & Furious 8 nên anh không thể tham gia được dự án.[26] Nicola Peltz có một vai lồng tiếng khách mời cho nhân vật Tessa Yeager, con gái của Cade, người đã giúp đỡ các Autobot trong Kỷ nguyên hủy diệt.[27] Một bức ảnh có mặt nhân vật Sam Witwicky do Shia LaBeouf thủ vai cũng được xuất hiện trong lâu đài của Ngài Burton.[28]

Transformer

Autobot

• Peter Cullen lồng tiếng Optimus Prime (biến thành đầu máy xe tải màu xanh với lửa đỏ)[29]
• Erik Aadahl lồng tiếng Bumblebee (biến thành chiếc Chevrolet Camaro SS)[30][31]
• John Goodman lồng tiếng Hound (biến thành chiếc xe tải quân sự loại xịn)[32]
• Ken Watanabe lồng tiếng Drift (biến thành chiếc Mercedes AMG GT-R)[33]
• John DiMaggio lồng tiếng Crosshairs (biến thành xe Chevrolet Corvette C7)[34]
• Jim Carter lồng tiếng Cogman[35][36][37][38][39]
• Omar Sy lồng tiếng Hot Rod (biến thành chiếc Lamborghini Centenario)[35][40][41]
• Reno Wilson lồng tiếng Sqweeks[42]
• Tom Kenny lồng tiếng Wheelie
• Steve Buscemi lồng tiếng Daytrader[43]
• Steven Barr lồng tiếng Topspin
• Frank Welker lồng tiếng Canopy[44]

Decepticon

• Frank Welker lồng tiếng Megatron[45][46]
• John DiMaggio lồng tiếng Nitro Zeus[47] và Onslaught[47][48]
• Jess Harnell lồng tiếng Barricade (biến thành chiếc xe Ford Mustang thế hệ 6)[49]
• Reno Wilson lồng tiếng Mohawk[50]
• Steven Barr lồng tiếng Berserker[47]

Khác

• Gemma Chan vai Quintessa[51]
• Frank Welker và John DiMaggio lồng tiếng Các Hộ vệ của Iacon[52]