คริส เอแวนส์ กลับมารับบทเป็นสตีฟ โรเจอร์ส และสการ์เลต โจแฮนสัน กลับมารับบทเป็นนาตาชา โรมานอฟ ที่จะมาร่วมกันบู๊ในหนังซูเปอร์ฮีโร่โทนหนังสายลับการเมืองสไตล์ 70 เรื่องนี้ ร่วมด้วยโคลบี้ สมัลเดอร์ส ในบทเจ้าหน้าที่มาเรีย ฮิลล์ แห่งหน่วยชีลด์, แซมมวล แอล. แจ็คสัน ในบทนิค ฟิวรี่, แม็กซิมิลิอาโน เฮอร์นันเดซ ในบทเจ้าหน้าที่เจสเปอร์ ซิทเวลล์ โดยมีแอนโธนี แม็คกี้ เสริมทีมช่วยปราบเหล่าร้ายในบทของแซม วิลสัน หรือฟัลคอน, เอมิลี แวนแคลป์ ในบทของแชรอน คาร์เตอร์ หรือเจ้าหน้าที่ 13 (หลานสาวของเพ็กกี้ คาร์เตอร์) และโรเบิร์ต เรดฟอร์ด ในบทของเจ้าหน้าที่อเล็กซานเดอร์ เพียร์ซ เจ้าหน้าที่อาวุโสประจำหน่วยชีลด์
ส่วนฝ่ายที่กัปตันอเมริกาต้องต่อกรก็ยังมีบัคกี้ บาร์นส์ หรือทหารเหมันต์ (เซบาสเตียน สแตน) เพื่อนเก่าที่สตีฟคิดว่าตายไปแล้ว, แฟรงก์ กริลโล ในบทของบร็อค รัมโลว์ หรือครอสโบนส์ และจอร์จ เซนต์-ปีแอร์ ในบทของจอร์จ บาทร็อค หรือบาทร็อค เดอะ รีปเปอร์ นักฆ่าผู้ชำนาญการต่อสู้ด้วยมือเปล่า
นักแสดงจากภาคแรกที่กลับมาร่วมงานในภาคนี้ก็ยังมีเฮย์ลี่ แอทเวลล์ ในบทของเพ็กกี้ คาร์เตอร์ ซึ่งน่าจะเป็นบทรับเชิญเล็กๆ ในฉากย้อนความหลังมากกว่า และโทบี้ โจนส์ ในบทของอาร์นิม โซลา