Sean Bean, conocido por su trabajo en el Señor de los anillos y la serie Juego de tronos, prueba ahora con un universo dominado por seres superiores interpretando un papel similar al de Han-Solo en la saga Star Wars.
El actor Eddie Redmayne deja el canto, elemento clave en su última película Los miserables para pasarse a la acción en un mundo fantástico.
Joseph Gordon-Levitt fue considerado para interpretar uno de los personajes de la película.
Jupiter Ascendign supone la vuelta de los directores Andy y Lana Wachowski a la ciencia ficción y la fantasía científica después de la conocida Matrix.
El papel femenino protagonista fue ofrecido en un principio a Natalie Portman (Thor 2: El mundo oscuro), actriz que ya trabajó con los directores Andy y Lana Wachowski en V de Vendetta (en la que participaron como guionistas). Sin embargo, la actriz rechazó la oferta y los directores apostaron por Rooney Mara (La red social) y Mila Kunis (Cisne negro), quedándose finalmente con el papel Kunis.