Per il ruolo della protagonista femminile di Sopravvissuti, inizialmente, il regista scelse Amanda Seyfried, ma dopo alcuni problemi di produzione quest'ultima uscì dal progetto e venne successivamente rimpiazzata da Margot Robbie.
I tre attori principali del cast furono annunciati nel maggio 2013, cast che all'epoca includeva anche Amanda Seyfried, quest'ultima, tuttavia, decise di abbandonare il film e il ruolo andò alla Robbie. La Seyfried fu scelta per il ruolo principale, ma la produzione subì dei ritardi e l'attrice fu costretta ad abbandonare il set a causa di conflitti logistici di natura lavorativa.
Margot Robbie ha dichiarato durante un'intervista: "Ero estremamente attratta dal mio personaggio in Sopravvissuti perché era così differente da ogni ruolo che interpretato finora. Per me l'aspetto più interessante della recitazione è quello di cercare di comprendere i valori e la moralità di un personaggio."
Per il ruolo di protagonista maschile di Sopravvissuti invece, inizialmente, fu scelto Tobey Maguire. L'attore in seguito decise di uscire dal cast per motivo personali, come da lui dichiarato in un'intervista, pur rimanendo all'interno del progetto come produttore della pellicola.