먼저 주연 닥터 스트레인지를 맡은 베네딕트 컴버배치는 세계적인 인기를 끈 BBC 드라마 '셜록'에서 까칠하고 예민한 괴짜 탐정 셜록을 완벽 소화하며 에미상 TV부문 남우주연상을 수상한 바 있다. 또한 영화 '이미테이션 게임'에서 천재 수학자 앨런 튜링 역으로 아카데미 남우주연상 후보에 올랐다.
신비로운 능력의 스승 에인션트 원 역을 맡은 틸다 스윈튼은 영화 '마이클 클레이튼'으로 아카데미 여우조연상을 수상했고, 친구이자 동료인 크리스틴 팔머 역의 레이첼 맥아담스는 '스포트라이트'로 아카데미 여우조연상 후보에 올랐다. 여기에 친구이자 라이벌 모르도 역의 치웨텔 에지오포는 영화 '노예 12년'으로 런던 비평가협회 남우주연상 수상과 아카데미, 골든 글로브에 모두 남우주연상 후보에 오른 바 있고, 금지된 힘을 행하는 적 케실리우스 역의 매즈 미켈슨은 '더 헌트'로 칸 영화제 남우주연상을 수상한 바 있다.
할리우드에서 내로라하는 연기파 명품 배우들이 총집한 것에 대해 마블 스튜디오 대표인 케빈 파이기는 "'닥터 스트레인지'는 상을 받았거나 후보에 오른 경력의 배우들이 가장 많이 모인 마블 영화다. 이런 대단한 배우들이 참여했다는 것은 그만큼 이 영화의 소재가 확실하다는 증명이다"라며 자신감을 표했다.
특히 2018년 개봉 예정인 '어벤져스: 인피니티 워'에 합류, 새로운 어벤져스 멤버로 출연할 예정이라 뜨거운 관심을 얻고 있다. 국내에서는 10월 25일 전 세계 최초 전야 상영, 10월 26일 정식 개봉한다.