W obsadzie serialu Loki znajdują się między innymi:
Tom Hiddleston jako Loki Laufeyson (6 odcinków), Owen Wilson jako Mobius M. Mobius (6 odcinków), Sophia Di Martino jako Sylvie / The Variant (6 odcinków), Gugu Mbatha-Raw jako Ravonna Renslayer (6 odcinków), Wunmi Mosaku jako Hunter B-15 (6 odcinków), Tara Strong jako Miss Minutes (voice) (6 odcinków), Lauren Revard jako Miss Minutes On-Set Reader (4 odcinki), Neil Ellice jako Hunter D-90 (4 odcinki), Sarafina King jako Minuteman #9 (4 odcinki), Ilan Muallem jako Minuteman #11 (4 odcinki), Philip Fornah jako Minuteman #1 (3 odcinki), Dave MacDonald jako Minuteman #2 (3 odcinki)