導演史蒂芬史匹柏表示，當我們在思考應該找誰來飾演媽媽蜜西這個角色的時候，蜜雪兒威廉絲（Michelle Williams）永遠都是頭號人選。史蒂芬史匹柏說：「不只是因為她跟我媽媽一樣喜歡留一頭像小飛俠彼得潘的短髮，而是她讓我有一種很熟悉的感覺，所以我完全是憑著直覺想：『希望她會喜歡這部劇本。』還有一個原因就是，我母親生前非常肯定蜜雪兒的演技，是發自內心喜歡她。」
蜜雪兒威廉絲則表示她覺得她擁有非常大的自由，能夠為蜜西這個角色注入屬於她自己的原創性和完整人生，而且能夠和大導演史蒂芬史匹柏合作真的是夢想成真。「我覺得我們就像是兩個在遊樂場玩耍的小朋友。」蜜雪兒威廉絲說：「感覺好像任何事都有可能。史蒂芬會說：『過去那邊！』我就會跑過去，然後我會說：『看看我找到什麼！』我們每天都玩得很開心，我從來沒有那麼急著想要去拍片現場演戲。」
扮演父親的，是保羅丹諾（Paul Dano）。「保羅丹諾跟我父親阿諾一樣有一種務實的特質，也很有耐心，而且擁有一種深刻的善良特質。」導演史蒂芬史匹柏說：「我真的很佩服他所挑選演出的角色，以及他是如何完全融入這些角色之中，並希望他在認識我爸爸以後，也能夠像那樣完全融入這個角色。」
保羅丹諾仔細研究了阿諾史匹柏的照片、家庭影片和錄音。「阿諾在我聽的第一卷錄音帶裡面差不多是這麼說的：『電子產品是我的人生方式。』」保羅丹諾說：「我一聽到這句話就了解到這個人的核心就是一名工程師，他全身的每一個細胞都是工程師，所以我就想要挖掘自己的那一部分。」為此，保羅丹諾上網買了一個礦石收音機套件然後自己組裝，也看了不計其數的電子工程學YouTube影片。「我不是工程師，但我在這部電影中提到這些專業術語的時候，不希望讓人感覺我都是在胡說八道。」保羅丹諾說：「我必須學習並且知道足夠的相關知識，這樣一來我就不會看起來像是在演戲。」
扮演他們兒子的，是蓋布瑞拉貝爾（Gabriel LaBelle），也是這個故事的靈魂人物。史蒂芬史匹柏非常滿意蓋布瑞拉貝爾演出 「我特別找比我帥很多的年輕演員來演我自己。」導演史蒂芬史匹柏笑著這麼說，但是他後來則認真說：「我挑選的演員一定要有無窮的好奇心，因為我知道我一直都有這樣的好奇心。就一個演員來說，蓋布瑞拉貝爾真的擁有無窮的好奇心。」
蓋布瑞拉貝爾說：「史蒂芬跟我說他不希望我模仿他，光看這個故事就好了，讓我有很多自由發揮的空間。」史蒂芬史匹柏對蓋布瑞拉貝爾非常滿意，他說：「這部電影選角最困難的地方就是找到像我這樣的人，而蓋布瑞演得很好，我很喜歡。」
跟這家人形影不離的，包括班尼叔叔。飾演班尼的塞斯羅根（Seth Rogen），記得被大導演約談嚇一跳，「當我聽到史蒂芬史匹柏想要跟我談談的時候，我以為我惹了麻煩，就像是被叫到好萊塢的校長室。」
塞斯羅根說：「他跟我說他根據他的人生寫了一部劇本，其中有一個傢伙叫班尼叔叔，他覺得我讓他想起他。我看了劇本以後真的超愛的，而且光是史蒂芬要我參與這部電影的演出這一點就讓我覺得超威的。」史蒂芬史匹柏說：「他是我的唯一人選，我沒有去找別的演員。如果塞斯說不的話，我就不知道該怎麼辦，因為他真的非常非常接近他要扮演的那個人，而且我一直以來都認識和熱愛那個人。」
