- Meryl Streep som Donna Sheridan, enlig mor til Sophie og ejer af Villa Donna.
- Amanda Seyfried som Sophie Sheridan, Donnas datter, der skal giftes og gerne vil finde sin far.
- Pierce Brosnan som Sam Carmichael, en af Sophies potentielle fædre og en tidligere elsker af Donna.
- Colin Firth som Harry Bright, endnu en af Sophies potentielle fædre og en tidligere elsker af Donna.
- Stellan Skarsgård som Bill Anderson, den tredje af Sophies potentielle fædre og en tidligere elsker af Donna's.
- Dominic Cooper som Sky, Sophies forlovede.
- Julie Walters som Rosie Mulligan, Donnas bedste ven.
- Christine Baranski som Tanya Chesham-Leigh, Donnas anden bedste ven.
- Phyllida Lloyd som instruktør af filmen.