Danny Trejo (VF : Enrique Carballido ) : Machete Cortez
Michelle Rodríguez (VF : Géraldine Asselin ) : Luz / Shé
Jessica Alba (VF : Barbara Delsol ) : l'agent Sartana Rivera / Sis Rivera
Robert De Niro (VF : Jacques Frantz ) : le sénateur John McLaughlin
Jeff Fahey (VF : Patrick Raynal ) : Michael Booth
Lindsay Lohan (VF : Barbara Kelsch) : April Booth, fille de Michael Booth
Cheech Marin (VF : Hervé Caradec ) : le Père Del Toro
Steven Seagal (VF : Patrick Bonnel ) : Rogelio Torrez, caïd de la drogue
Daryl Sabara : Julio
Don Johnson (VF : Patrick Poivey ) : Von Jackson
Tom Savini : Osiris Amanpour
Nimród Antal : un garde du corps de Booth
Shea Whigham (VF : Éric Herson-Macarel ) : le sniper
Electra et Elise Avellan : Mona et Lisa
Ara Celi : une journaliste
Tito Larriva : Culebra Cruzado
Mayra Leal : la jeune femme nue qui piège Machete