托尼·斯塔克/Tony Stark 小罗伯特·唐尼/Robert Downey Jr. 凌云 钢铁侠 斯蒂夫·罗杰斯/Steve Rogers 克里斯·埃文斯/Chris Evans 金永刚 美国队长 布鲁斯·班纳/Bruce Banner 马克·鲁法洛/Mark Ruffalo 郭盛 绿巨人 托尔/Thor Odinson 克里斯·海姆斯沃斯/Chris Hemsworth 徐光宇 雷神托尔 娜塔莎·罗曼诺夫/Natasha Romanoff 斯嘉丽·约翰逊/Scarlett Johansson 季冠霖 黑寡妇 克林特·巴顿/Clint Barton 杰瑞米·雷纳/Jeremy Renner 张磊(小) 鹰眼侠 洛基/Loki 汤姆·希德勒斯顿/Tom Hiddleston 商虹 邪神洛基 尼克·弗瑞/Nick Fury 塞缪尔·杰克逊/Samuel L. Jackson 陆建艺 神盾局现任指挥官,特工 菲尔·科尔森/Phil Coulson 克拉克·格雷格/Clark Gregg 任亚明 神盾局特工 玛丽亚·希尔/Maria Hill 寇碧·史莫德斯/Cobie Smulders 李世荣 神盾局特工 佩珀·波兹/Pepper Potts 格温妮丝·帕特洛/Gwyneth Paltrow 杨晨 小辣椒,钢铁侠的女友 艾瑞克·塞尔维格教授/Professor Erik Selvig 斯特兰·斯卡斯加德/Stellan Skarsgard 李立宏 物理学家,宇宙魔方研究者 贾维斯/Jarvis(voice) 保罗·贝坦尼/Paul Bettany 崔晓东 钢铁侠的AI管家,声音出演 女招待/Waitress 艾什莉·约翰逊/Ashley Johnson ---- 史塔克大楼下咖啡店的女招待 议员 鲍尔斯·布思/Powers Boothe ---- 视频会议中最靠前的议员 老者 斯坦·李/Stan Lee ---- 接受采访的纽约老者