剧中青年演员陈司翰饰演的唐僧温文儒雅，气质不凡；京剧演员费洋饰演的孙悟空活灵活现，特别是有双孙悟空的"火眼金睛"；喜剧色彩浓厚的猪八戒则由谢宁扮演；曾在《还珠格格》里扮演痴情男子蒙尔丹的牟凤彬饰演忠厚老实的沙和尚。

除去师徒四人，大批美女妖怪成了该剧的一大看点，韩雪饰演白鸟翩翩与白骨精两个角色，造型图中，她身姿婀娜，突出展示妖的妩媚，眼睛透出的傲慢和嘴角浅浅一笑，狡邪之意不言自明；琼瑶美女陈德容也是一人饰两角，分别饰演天竺国公主和冒充公主的玉兔精，一正一邪，造型中的陈德容温婉淡定、丰姿卓绝，完美的呈现公主这一人物形象，相信扮演假公主的她也会有完美表现；王力可饰演的蛇妖青灵和女儿国国王，高贵典雅；刘孜饰演雷厉风行的铁扇公主，捉一身青衣，幽怨自艾；于娜饰演白毛靓鼠，妖艳无比；李丽珍饰演蜘蛛精，凶狠毒辣；哪吒由2006年《梦想中国》女子组冠军罗永娟扮演。

对比原版《西游记》，浙版《西游记》在为人物造型首先考虑人物背景与人物性格，让观众一眼能看出善恶，同时造型上的细节部分的处理也恰到好处。主创人员表示，新版《西游记》在造型方面忠于原著，努力在视觉上给观众更加美好的享受；剧情也在原著基础上，增加更为逼真打斗场面，功夫设计更加灵活有趣，并且下深功夫挖掘出故事的精髓，不仅让观众对故事本身更喜爱，也能对《西游记》贯彻始终的佛之精神有更深层次的理解。