Partiendo por Cumberbatch, Doctor Strange también tendrá a otras estrellas de Hollywood en su elenco, una de las características de las películas de Marvel.
Chiwetel Ejiofor, nominado a un Oscar por su papel en 12 años de esclavitud, es Karl Mordo, uno de los cercanos a Strange; Rachel McAdams, que brilló en la ganadora del Oscar Spotlight, es Christine Palmer, cirujana amiga de Strange; y Tilda Swinton, ganadora de un Oscar como Mejor Actriz de Reparto por su papel de Karen Crowder en Michael Clayton (2007), es El Anciano, ser místico y mentor de Strange.
