Już od prawie 1998 roku Robert Redford był zaangażowany w realizację tego projektu, okazując stale swoje duże zainteresowanie scenariuszem i chęć zagrania roli Nathana Muira. Ze strony producentów znalezienie odpowiedniej obsady aktorskiej było zadaniem priorytetowym i jednocześnie nie lada wysiłkiem. Jak wspomina Abraham: „Kiedy Bob (Redford) powiedział nam, że jest zainteresowany filmem i ostatecznie zadeklarował się co do zagrania roli Muira, wiedzieliśmy, że będziemy mieli do czynienia z czymś wyjątkowym. Patrząc z perspektywy czasu na dorobek kina w zakresie filmów szpiegowskich, uważam, że jednym z najlepszych obrazów tego gatunku były „Trzy dni Kondora”, w którym Bob dał wręcz mistrzowski popis gry aktorskiej, autentyczności postaci i charyzmy. Wiedziałem, że do roli w naszym filmie nie znajdziemy nikogo lepszego.”
Z punktu widzenia postaci filmu, Redford miał jeszcze dwie inne zalety. Zdaniem Wicka: „Robert Redford jak żaden inny aktor potrafi wyrazić na ekranie uczucia przyjaźni, a nasz film w dużej mierze na tym wątku bazuje, jak również zawsze sprawia wrażenie osoby nieco tajemniczej. Za każdym razem, kiedy oglądam go na ekranie, Redford roztacza pewnego rodzaju tajemniczą aurę, która sprawia, że ma się wrażenie jakby stale coś kombinował. Podobał nam się zatem pomysł pokazania go przechadzającego się zimnymi korytarzami CIA i ludzi bacznie go obserwujących z pewnej odległości, nie tak dobrych zawodowo jak on, zastanawiających się stale co też może chodzić mu po głowie. Jestem przekonany, że w filmie „Zawód: Szpieg” widzowie zobaczą Roberta Redforda w jego najlepszym wydaniu, a jednocześnie grającego w sposób zaskakujący, do tej pory nam nieznany.” Z punktu widzenia samego aktora scenariusz filmu dawał duże pole do popisu. „To film akcji, ale opowiadający o myślących facetach. To między innymi mnie do niego w dużej mierze przekonało. Praca, którą wykonuje Nathan Muir wymaga prawie całkowitego oddania i poświęcenia. Z racji jej charakteru, Muir musi stale prowadzić pewnego rodzaju grę, której stawką jest bezpieczeństwo państwa. Doskonale zdaje sobie zatem sprawę, że aby wykonywać ją dobrze trzeba być człowiekiem twardym, nie pozwalać sobie na żaden kompromis, nawet gdy w grę wchodzi jakiś dodatkowy element ludzki. Muir zjadł zęby na szpiegowskiej robocie i jest uznanym specjalistą w swojej branży, ale jednocześnie musiał poświęcić swoje życie osobiste. Jego domem, rodziną i całym życiem jest jego praca. Ostatecznie, obserwujemy jaką lekcję wynosi ze swojej ostatniej akcji uratowania przyjaciela - tą lekcją jest wartość jaką jest człowiek sam w sobie.”
Angażując w szeregi obsady aktorskiej Redforda, powstawało pytanie, komu przypadnie zadanie zmierzenia się na ekranie z talentem starszego kolegi po fachu, czyli kto wcieli się w rolę Toma „Boy Scouta” Bishopa. Nie ulegało wątpliwości, że musi być to osoba z umiejętnościami rozegrania sekwencji akcji, z humorem i odpowiednim ‘ciężarem’ gatunkowym. Producent filmu Marc Abraham znał odpowiedź na to pytanie. Jak bowiem twierdzi: „Kto najlepiej pasowałby do roli pierwszorzędnego i celnego strzelca w Wietnamie, który ostatecznie doskonale opanowuje arkana sztuki szpiegowskiej? Kto mógłby zagrać u boku samego Roberta Redforda w perfekcyjnie wymyślonym świecie? Nie zdarza się to często, ale mieliśmy na tyle szczęścia, że po przeczytaniu scenopisu Bratt Pitt, bo o nim właśnie mowa, natychmiast podjął decyzję o dołączeniu do zespołu pracującego nad filmem „Zawód: Szpieg”. Niewątpliwym magnesem była dla aktora możliwość współpracy na planie filmowym ze znakomitym kolegą po fachu - Redfordem.” Brad Pitt twierdzi, że zaintrygował go także intelektualny charakter ram, w jakie wpisana jest akcja filmu. Jak mówi: „Ta historia przypomina mi rozgrywkę szachową. Z jednej strony przeciwnik wykonuje ruch, a z drugiej nie wiadomo do końca jaka strategia nim kieruje - dopiero przy kolejnych posunięciach można się domyślać zamysłów przeciwnika. Szybkość i ostrość Tony’ego sprawiają, że obserwujemy rozgrywającą się w zawrotnym tempie walkę i dlatego film jest tak intrygujący.”
Pitt podjął się zatem zagrania roli młodego żółtodzioba w szeregach agentów CIA. „Tom Bishop jest w pewnym stopniu idealistą. Jest facetem, którego przyjęte dogmaty zaczynają rozwiązywać się w momencie zakwestionowania jego miejsca w strukturach CIA i wyborów osobistego mentora - Nathana Muira”, twierdzi Pitt i dodaje dalej: „Praca dla CIA jest ciągłym życiem w ukryciu. Pamiętajmy o tym, że ci faceci nie wiążą się. Z tym właśnie rozdwojeniem najtrudniej jest się pogodzić Bishopowi. Dychotomia: życie według zasad CIA i budowanie prawdziwych ludzkich więzi rodzą w młodym adepcie sztuki szpiegowskiej wewnętrzny sprzeciw. I to właśnie ten sprzeciw będzie prowadził do rozejścia się ścieżek życiowych obu czołowych postaci.” Dla Pitta możliwość ponownej współpracy z Redfordem była dużym atutem przedsięwzięcia filmowego. Fakt, iż obaj panowie pracowali ze sobą w relacji aktor i reżyser przy filmie „A rzeka płynie” /A River Runs Through It/ znakomicie przekładał się na relacje postaci filmu „Zawód: Szpieg”, a mianowicie układ nauczyciel - uczeń. Redford przyznaje: „Ponieważ reżyserowałem wcześniej pracę Brada, była to relacja nieco inna. Można powiedzieć, że przy naszym poprzednim wspólnym projekcie - „A rzeka płynie”, w pewnym stopniu zaprzyjaźniliśmy się, dlatego też tego rodzaju familiarność mogliśmy pokazać i w tym filmie.”
Ekranowa więź pomiędzy Redfordem i Pittem była zauważalna już od początku dni zdjęciowych. Część ekipy filmowej uznała, że fascynująca chemia, którą dawało się odczuć między aktorami przypomina relacje Redforda i Newmana. Tyle tylko, że tym razem to Redford występuje w roli starszego faceta, twardego, dojrzałego i mądrego, a Pitt jest impulsywnym ‘młodym wilkiem’. Jak twierdzi reżyser Scott: „Nie mógłbym sobie wyobrazić w tym układzie dwóch lepszych facetów do tych ról. Jako Muir Redford jest rozsądny, wystudiowany, wszystko ma u niego swoje ramy i nie ma w tym działaniu miejsca na spontaniczność. Dla kontrastu, Brad jako Bishop jest spontanicznym, instynktownym indywidualistą, którego działaniami rządzą głównie emocje. Obaj wiele uczą się od siebie nawzajem.”
Mając już na pokładzie trzon zespołu marzeń - Redforda i Pitta, twórcy filmu zastanawiali się na obsadą kolejnej istotnej roli - postaci Elizabeth Hadley, pracownicy organizacji niosącej międzynarodową pomoc charytatywną, działającej w Bejrucie. To właśnie ta kobieta stanęła na drodze przyjaźni, jak również służbowych relacji Muira i Bishopa.
Jak twierdzi Scott: „Wybór nie był łatwy. Zakładaliśmy, że musi być to osoba, która będzie jak najbardziej wiarygodna w roli kobiety prowadzącej obóz dla uchodźców w Bejrucie. Ta wiarygodność miała się również przekładać na osobiste relacje i fascynację postaci Hadley i Bishopa. Niewiele aktorek pasowało wedle naszych kryteriów do tej roli. Koniec końców, jako partnerkę Pitta zatrudniliśmy Catherine McCormack, kobietę bardzo przekonującą i jednocześnie bardzo, bardzo piękną.” McCormack od samego początku nie ukrywała zadowolenia ze znalezienia się w tak doborowym towarzystwie. Jak mówi: „Uwielbiam Tony’ego. Jest w swojej pracy niezwykle precyzyjny i skoncentrowany. Jednocześnie już na planie filmowym potrafi stworzyć odpowiednią atmosferę.” Obecność takich gwiazd jak Redford i Pitt była dla młodej aktorki również niezwykle inspirująca. McCormack wspomina: „Brad starał się od samego początku nadać naszej filmowej relacji jak najbardziej wiarygodny charakter. Pamiętajmy, że w filmie ryzykuje dla mnie życie, dlatego też rola Hadley jest tak istotna z punktu widzenia całej intrygi.” Aktorka dodaje: „Od zawsze byłam wielką fanką Boba (Redforda) - można powiedzieć, że odnoszę się do niego wręcz z nabożną czcią. Możliwość pracy z takimi nazwiskami była dla mnie zadziwiająca.”
