Tony Stark (Universo cinematográfico de Marvel)
Jon Favreau, quien fue seleccionado para dirigir la primera película de Iron Man, sintió que el pasado de Downey lo convirtió en una opción adecuada para el papel, y que el actor podría hacer de Stark un "imbécil simpático", pero también representa un auténtico viaje emocional una vez que se ganó a la audiencia. En última instancia, sin embargo, Downey terminó siendo la elección que el estudio hizo para el primer personaje en su extenso universo cinematográfico. Favreau también se sintió atraído por Downey por su actuación en Kiss Kiss Bang Bang, con Downey conversando frecuentemente con el director de esa película, Shane Black, sobre el guion y el diálogo en Iron Man.
Thor (película)
Clark Gregg repite su papel como el agente de S.H.I.E.L.D. Phil Coulson de "Iron Man" y "Iron Man 2". Adriana Barraza interpreta a dueña de cafetería Isabella Álvarez y Maximiliano Hernández al agente de S.H.I.E.L.D. Jasper Sitwell. Los actores Joseph Gatt, Joshua Cox y Douglas Tait aparecen como Gigantes de Hielo. Stan Lee y J. Michael Straczynski tienen cameos como conductores de camiones de reparto. Samuel L. Jackson tiene un cameo no acreditado como Nick Fury, director de S.H.I.E.L.D. Jeremy Renner también tiene un cameo no acreditado como Clint Barton. Dakota Goyo y Ted Allpress interpretan a Thor y Loki, respectivamente, de niños.