Nel cast figurano anche due giovani star di Hollywood come Zendaya e Timothée Chalamet, e proprio la co-protagonista di Spider-Man ha elogiato il collega di set.
Nel film di Villeneuve, Timothée Chalamet interpreta Paul Atreides, il protagonista, mentre Zendaya sarà Chani.
Il cast principale del film é composto da Timothée Chalamet, Rebecca Ferguson, Oscar Isaac, Josh Brolin, Stellan SkarsgÃ¥rd, Dave Bautista, Zendaya, David Dastmalchian, Stephen Henderson, Charlotte Rampling, Jason Momoa e Javier Bardem.