Logan Lerman (Percy Jackson), Josh Hutcherson (Hunger Games) et Sam Claflin (Blanche-Neige et le Chasseur) ont auditionné pour interpréter le rôle de Roméo.
Lily Collins a été choisie en premier lieu pour incarner la douce Juliette, mais celle-ci a dû se retirer du casting suite à d’autres engagements. C’est finalement Hailee Steinfeld (True Grit) qui a obtenu le rôle.
Paul Wesley, de la série Vampire Diaries, a été un temps attaché au projet pour interpréter Pâris, avant que le rôle ne revienne finalement à Tom Wisdom.