《蝴蝶效应》剧组一共签约36名演员。
苏叶，男主角，饰演者陈昆。
余娜，女主角，饰演者周讯。
余浩，余娜哥哥，饰演者周章程，京城话剧团演员，因该角色要求身高不足一米六，被选中。
李杰，苏叶好友，饰演者祖峰，原《独自等待》剧组演员。
苏叶母亲，饰演者关之林，经不住王京花的劝说，以及万小虎和王忠磊的亲自登门，最终答应饰演。
苏叶室友甲，饰演者张志鹏，北漂一员，因体型过胖被选中。
苏叶父亲，饰演者陈道名，客串。
医生，饰演者胡军，客串。
余娜室友，饰演者赵微，客串。
余娜餐厅同事，饰演者袁泳衣，客串。
苏叶室友乙，饰演者陆逸，客串。
苏叶约会对象，饰演者徐静雷，客串。
电影院被打者，饰演者姜武，客串。
以上就是主要演员和客串的明星，也是开机仪式的邀请名单，其中陈道名、袁泳衣、姜武、陆逸因为档期排不开，确定无缘开机仪式。
6月3号，京城凯乐门大酒店一楼大厅，《蝴蝶效应》的开机仪式盛大开启。作为华谊兄弟本年度一部不小的投资，重视程度非常。王忠军和王忠磊，以及王京花全部出席，同时还邀请了冯小岗、滕华弢等导演助阵。
在酒店包厢中，万小虎正和王忠军、冯小岗等人胡侃。
“小虎啊，你现在拍摄科幻片，得悠着点。国内的观众，对国产科幻片，接受能力不一定就到位了。”现在的冯小岗还年轻，也没有出现后来的白癜风，导致皮肤吓人。对于万小虎，和很气的说。
万小虎虚心点头：“冯老师说的对，国产科幻的确不是好的切入点。不过，我还年轻，就是想闯一闯，看看能不能把科幻这个骨头给啃下来。现在又有王总助阵，信心还是很充足的。”
王忠军笑说：“听忠磊说《蝴蝶效应》是科幻片，我当初也不想投资，不过，见到剧本之后，感觉有拍摄的冲动。小虎虽然年轻，甚至还没毕业，从《独自等待》中能看到他的导演功力，有不足，但基础很娴熟。”