Hugh Jackman jako James „Logan” Howlett / Wolverine, mutant posiadający szpony w rękach, wyostrzone zmysły oraz umiejętność regeneracji. W wyniku eksperymentu jego szkielet, w tym również szpony, został pokryty niezniszczalnym adamantium. Troye Sivan zagrał Logana jako dziecko. Liev Schreiber jako Victor Creed / Sabertooth, przyrodni brat Logana, który staje się jego wrogiem. Michael James Olsen zagrał Victora jako dziecko. Danny Huston jako William Stryker, wojskowy i naukowiec. Przeprowadzał eksperymenty na mutantach, między innymi na Loganie, w którego szkielet wszczepił adamantium. Dominic Monaghan jako Chris Bradley / Bolt, mutant potrafiący manipulować elektrycznością. Ryan Reynolds jako Wade Wilson / Weapon XI, przemądrzały najemnik posługujący się mieczami, który zostaje przekształcony w Weapon XI. Scott Adkins wykonywał bardziej skomplikowane zadania kaskaderskie. Reynolds powtórzył swoją rolę w filmach Deadpool i Deadpool 2.