- Meryl Streep como Donna Sheridan, la madre soltera de Sophie y propietaria de la Villa Donna.
- Amanda Seyfried como Sophie Sheridan, la hija de Donna que se va a casar y quiere encontrar a su padre.
- Pierce Brosnan como Sam Carmichael, uno de los posibles padres de Sophie y ex amante de Donna.
- Colin Firth como Harry Bright, otro de los posibles padres de Sophie y ex amante de Donna.
- Stellan Skarsgård como Bill Anderson, el tercero de los posibles padres de Sophie y ex amante de Donna.
- Dominic Cooper como Sky, el prometido de Sophie.
- Julie Walters como Rosie Mulligan, la mejor amiga de Donna.
- Christine Baranski como Tanya Chesham-Leigh, la otra mejor amiga de Donna.
- Phyllida Lloyd como directora de la película.