De personagens apresentados pós-Vingadores: Ultimato - nas fases 4 e 5 do MCU - temos Simu Liu como Shang-Chi, Danny Ramirez como Falcão, todo o novo Quarteto Fantástico (Pedro Pascal como Sr. Fantástico, Vanessa Kirby como Mulher Invisível, Joseph Quinn como Tocha Humana e Ebon Moss-Bachrach como o Coisa) e quase todo o elenco de Thunderbolts* (Florence Pugh como Yelena, Wyatt Russell como Agente Americano, David Harbour como Guardião Vermelho, Hanah John-Kamen como Fantasma e Lewis Pullman como Bob, o Sentinela).

Em uma live de anúncio do elenco, houve também a grande surpresa do filme até aqui: o retorno dos X-Men clássicos dos filmes da antiga Fox, incluindo Patrick Stewart como Professor X, Ian McKellen como Magneto, James Marsden como Ciclope, Alan Cumming como Noturno, Kelsey Grammer como Fera, Rebecca Romijn como Mística e, apresentado em Deadpool & Wolverine, Channing Tatum como Gambit.

O vilão da história será o Doutor Destino de Robert Downey Jr. Vingadores: Doomsday contará com direção dos irmãos Anthony e Joe Russo (Ultimato), e roteiro de Michael Waldron (Loki) e Stephen McFreely (Ultimato).