Il 19 marzo 2013, Entertainment Weekly ha annunciato che Shailene Woodley (che era stata recentemente scelto e stava girando Divergent) avrebbe interpretato Hazel Grace Lancaster. Il regista Josh Boone ha detto: "Abbiamo letto circa 150 attrici per il ruolo, e ne ho viste circa 50. Entro dieci o quindici secondi dall'audizione di Shailene, sapevo che era Hazel. Ha alzato le pagine del suo copione e solo i suoi occhi le stavano guardando". Il 10 maggio 2013, Ansel Elgort è stato scelto come interesse amoroso di Hazel, Augustus Waters. Il 23 luglio, Laura Dern si è unita al cast come madre di Hazel, Frannie Lancaster, e l'autore ha rilasciato il ruolo di Issac, migliore amico di Augustus.
Frannie Lancaster