Kate Mara e Isla Fisher fizeram testes para o papel da personagem Lizzy, mas Malin Akerman acabou escolhida. A atriz, no entanto, foi obrigada a deixar o filme após ficar grávida, o que gerou a contratação de Mireille Enos.
Sam Worthington e Arnold Schwarzenegger têm em comum a franquia Terminator, mas não tinham atuado juntos. O primeiro participou de O Exterminador do Futuro - A Salvação, enquanto que o segundo foi o astro principal de O Exterminador do Futuro, O Exterminador do Futuro 2 - O Julgamento Final e O Exterminador do Futuro 3 - A Rebelião das Máquinas.