Diretto da Joss Whedon, il film ha un cast composto da Scarlett Johansson (Black Widow), Jeremy Renner (Hawkeye), Chris Evans (Captain America), Robert Downey Jr. (Tony Stark/Iron Man); Chris Hemsworth (Thor); Mark Ruffalo (Bruce Banner/The Hulk); Samuel L. Jackson (Nick Fury); Cobie Smulders (Maria Hill); Clark Gregg (Agent Coulson); Tom Hiddleston (Loki) ed infine Stellan Skarsgård nel ruolo di Erik.