Aby powołać do życia cały wachlarz różnorodnych postaci w Babel, Inarritu wiedział, że będzie potrzebował międzynarodowej obsady. Rozpoczął od amerykańskiego małżeństwa, które staje się ofiarą strzelaniny w Maroku. Wybór Inarritu padł na Brada Pitta i Cate Blanchett. W roli Richarda Jonesa widział „ikonę amerykańskiego mężczyzny”, który musi stawić czoła poważnym problemom w muzułmańskim kraju. „Brad Pitt nie grał dotąd podobnej roli i uznałem, że to wspaniałe wyzwanie: przekształcić go w mężczyznę w średnim wieku w sytuacji kryzysowej. Doskonale się spisał.” Cate Blanchett zagrała Susan, żonę Richarda. „Czułem, że tylko aktorka o takiej skali talentu jak Cate, uniesie ciężar tej roli. Dla reżysera praca z nią jest przyjemnością. Cate udowadnia, że nie istnieją małe role. Ważne jest, co potrafisz z takiej roli zrobić”.
Inarritu pierwszy raz w swojej karierze zaangażował naturszczyków, a decyzja ta była głęboko przemyślana: „Praca z amatorami była wyzwaniem, ale dodawała filmowi autentyzmu. Uznałem że zawodowi aktorzy z Maroka nie będą wyglądać jak prawdziwi ludzie pustyni. Cieśle, programiści komputerowi, właściciele sklepików byli wybierani na castingach odbywających się na saharyjskich wsiach. Megafony na meczetach ogłaszały casting, po czym setki ludzi ustawiały się w kolejce do nagrania. Do roli dwóch marokańskich braci, dla których próba przetestowania broni kończy się nieprzewidzianymi konsekwencjami, Inarritu zaangażował Boubkera Ait El Caida i Saida Tarchaniego. Spośród tysięcy młodych Marokańczyków, którzy przybyli na lokalne castingi, właśnie oni zostali wybrani ze względu na niesamowicie ekspresyjne i zapadające w pamięć twarze, które wyróżniały ich z tłumu.
Aby znaleźć odtwórczynię roli niani-nielegalnej imigrantki, która jedzie do Meksyku na ślub swego syna, reżyser przesłuchał setki dwujęzycznych aktorek, w poszukiwaniu nieuchwytnego połączenia determinacji i wrażliwości jakiej ucieleśnieniem jest Amelia. Później przypomniał sobie o aktorce, z którą pracował przy „Amores Perros”. „Adriana Barraza okazała się idealna do roli meksykańskiej niani: bije od niej bezwarunkowa matczyna miłość, jest kochającą matką, która równocześnie musi być twarda i potrafi znieść wiele bólu”. Ważną rolę w tej historii pełni dwójka amerykańskich dzieci: Mike zagrany przez debiutanta Nathana Gamble oraz Debbie sportretowana przez Ellę Fanning, siostrę Dakoty. To z ich dziecinnej, naiwnej ale i niespaczonej perspektywy oglądamy nieznaną stronę Meksyku. „W Ameryce istnieją różne uprzedzenia na temat Meksyku, więc chciałem go pokazać oczami dzieci, w aurze niewinności i odkrywania nowości. To, co dorośli mogą oceniać jako brud, biedę, dziwactwo, dla dziecka jest zabawne, barwne, inne”.
W postać Santiago, porywczego i lubiącego wypić bratanka Amelii, wcielił się Gael Garcia Bernal, po raz pierwszy obsadzony przez Inarritu w „Amores Perros”, co zapoczątkowało jego międzynarodową karierę. „Gael jest jednym z moich ulubionych aktorów i nie mogłem zamknąć mojej trylogii bez niego. Subtelnie sportretował skomplikowaną naturę Santiago, który reprezentuje podwójną naturę wielu meksykańskich mężczyzn: potrafią być cudowni, przyjaźni i pełni entuzjazmu, ale kiedy piją, są nieodpowiedzialni, nabuzowani wściekłością i drażliwi. Postać Santiago pokazuje także stosunek mieszkańców Meksyku przekraczających granice do amerykańskiej władzy. Jego napad szału nie jest spowodowany ani wydarzeniami tej konkretnej nocy ani alkoholem, ale wieloletnim upokorzeniem i urazą, które kumulowały się od dawna.”
Najbardziej kameralna historia rozgrywa się wśród tłumów, chaosu i nieustającego zamieszania Tokio. W roli Yasijuro, ojca, który nie może nawiązać uczuciowego kontaktu z córką, Inarritu obsadził jednego z najznakomitszych aktorów japońskich, Koji Yakusho. Choć jest to nieduża rola, reżyser marzył o aktorze, który dobitnie zaznaczy swą krótką obecność na ekranie. 24-letnia Rinko Kikuchi wcieliła się w postać jego córki Chieko: zbuntowanej, poszukującej, głuchoniemej nastolatki. Kikuchi tak bardzo chciała dostać tę rolę, że przez 9 miesięcy uczyła się języka migowego, mimo iż nie miała pewności, czy zagra w filmie.
