Sam Raimi vuelve a contar con James Franco, esta vez ofreciéndole el papel protagonista, después de que este interpretara a Harry Osborn en Spider-Man (2002), Spider-Man 2 (2004) y en Spider-Man 3 (2007).
Otras actrices que fueron consideradas para interpretar los papeles de las diferentes brujas fueron: Olivia Wilde (TRON: Legacy); Amy Adams (El hombre de acero); Blake Lively (Gossip Girl); Kate Beckinsale (Underworld); Keira Knightley (Jack Ryan) y Rebecca Hall (Iron Man 3).
John C. Reilly (Hermanos por pelotas), fue una de las opciones para interpretar a Frank. Finalmente se optó por un actor más joven, Zach Braff (Scrubs).
A Blake Lively (Gossip Girl), le ofrecieron el papel de Glinda, pero decidió embarcarse con Oliver Stone en Salvajes. Finalmente el papel fue a parar a manos de Michelle Williams (Mi semana con Marylin).
En la feria, una cabina es etiquetada como "Baum Brothers Circus". Es una obvia referencia a L. Frank Baum, el autor original que inventó los mundos de Oz en una serie de libros.
Esta es la segunda película en torno a la figura de Oz que produce Disney. La primera fue Oz, un mundo fantástico (1985).
Tanto a Robert Downey Jr. como a Johnny Depp, les ofrecieron el papel de Oz.
Hilary Swank (Million Dollar Baby) y Michelle Williams (Mi semana con Marilyn) fueron las primeras opciones para interpretar el papel de Evora. Rachel Weisz (El legado de Bourne) consiguió el guion a través de su agente y le encantó ese papel, pero ni el estudio ni Sam Raimi la habían imaginado para él. Audicionaron a Weisz y después de dos horas y media de conversación con Raimi, fue fichada para interpretar a Evora. Williams se quedó finalmente con el papel de Glinda.