Ethan Hawke interpreta Arthur Harrow, líder de uma seita religiosa que pretende "curar o mundo" e se torna principal antagonista do Cavaleiro da Lua. Hawke revelou em entrevistas que sua inspiração para criar o personagem foi David Koresh, líder de uma seita conhecida como Branch Davidians durante a década de oitenta e acusado de vários crimes, incluindo pedofilia.
Diferente das produções anteriores, Cavaleiro da Lua é a primeira série da Marvel a introduzir apenas personagens novos, sem a aparição de nenhum héroi já estabelecido no MCU.
Embora tenha sido um ávido fã de histórias em quadrinhos na infância, Oscar Isaac nunca tinha ouvido falar do Cavaleiro da Lua antes de ser escolhido para o papel.
O ator francês Gaspar Ulliel, intérprete do Homem da Meia-Noite, sofreu um grave acidente enquanto esquiava em um resort na França e acabou falecendo antes da estreia da série.
Cavaleiro da Lua é a apenas a segunda série do MCU a receber uma indicação etária maior de 16 anos, depois de Falcão e o Soldado Invernal.