• Logan Lerman sebagai Percy Jackson.[4]
• Alexandra Daddario sebagai Annabeth Chase.[4]
  • Alisha Newton melakonkan Annabeth yang lebih muda.
• Douglas Smith sebagai Tyson.[5]
• Leven Rambin sebagai Clarisse La Rue.[6]
• Brandon T. Jackson sebagai Grover Underwood.[4]
  • Bjorn Yearwood melakonkan Grover yang lebih muda.
• Jake Abel sebagai Luke Castellan]].[4]
  • Samuel Braun melakonkan Luke yang lebih muda.
• Stanley Tucci sebagai Mr. D / Dionysus.[6]
• Nathan Fillion sebagai Hermes.[7]
• Paloma Kwiatkowski sebagai Thalia Grace.[8][9]
  • Katelyn Mager melakonkan Thalia yang lebih muda.
• Anthony Head sebagai Chiron.[4] Chiron was previously played by Pierce Brosnan in The Lightning Thief.
• Robert Knepper sebagai Kronos.
• Robert Maillet sebagai Polyphemus.[9]
• Derek Mears dan Aleks Paunovic sebagai Cyclopes.[10]
• Grey Damon sebagai Chris Rodriguez.
• Missi Pyle,[9] Yvette Nicole Brown[9] dan Mary Birdsong[11] sebagai Graeae
• Jordan Weller sebagai Ichneutae

Suara

• Ron Perlman sebagai Polyphemus
• Shohreh Aghdashloo sebagai Oracle of Delphi
• Octavia Spencer sebagai Martha
• Craig Robinson sebagai George