Dans Cats, Taylor Swift est Bombalurina. C'est la 1ère fois que la chanteuse joue dans une comédie musicale.
La danseuse étoile Francesca Hayward (elle est l'une des danseuses principales du Royal Ballet de Londres) fait ses premiers pas derrière la caméra. Elle incarne la gracieuse Victoria, personnage principal de la comédie musicale écrite par Andrew Lloyd Webber et basée sur le livre de pratiques de T. S. Eliot, Old Possum.
Idris Elba prête ses traits au chat malvoyant Macavity.
La comédienne Judi Dench - qui devait jouer dans la comédie musicale en 1981 avant de se blesser peu avant le début - incarne Old Deuteronomy. Dans le musical ce personnage est un homme.
L'auteur-compositeur-interprète (Swalla, Goodbye...) mais également danseur et chorégraphe, Jason Derulo tient le rôle du jeune chat rebelle Rum Tum Tugger.
Rebel Wilson incarne Jennyanydots. La comédienne poussait déjà la chansonnette dans Pitch Perfect.
La chanteuse et actrice américaine Jennifer Hudson incarne Grizabella. C'est elle qui inerprète le célèbre titre Memory.
Ian McKellen est Deuteronome, le chef des chats. C'est lui qui choisit celui qui pourra entrer au paradis de la Jellicosphère pour renaître dans une toute nouvelle vie.
Le comédien britannique Laurie Davidson prête ses traits à Mr. Mistoffelees.
James Corden prête sa silhouette à Bustopher Jones.
