„Renegade Nell“ wartet mit einer kleinen Starbesetzung auf, die viele Zuschauer aus anderen TV- bzw. Streaming-Produktionen kennen sollten. Die Titel- und Hauptrolle der flüchtigen Nell Jackson übernimmt Louisa Harland, die sich vor allem in ihrer Rolle als wunderliche Orla McCool in den vier Staffeln der urkomischen irischen Serie „Derry Girls“ hervortat. Darüber hinaus wirkte sie unter anderem in den Serien „Love/Hate“, „The Deceived – Das geheime Verbrechen“ und im Film „Boys of Country Hell“ mit. Ähnlich wie in „Derry Girls“ darf sie auch in „Renegade Nell“ eine selbstbewusste und seltsame Außenseiterin darstellen, die ihre Umgebung in Erstaunen, Unwohlsein und manchmal sogar Schrecken versetzt.
Die übrige Besetzung kann sich aber ebenfalls sehen lassen. Die unter anderem aus der Serie „Nip/Tuck“ und dem David-Fincher-Thriller „Verblendung“ bekannte Schauspielerin Joely Richardson spielt hier eine exzentrische Zeitungsmagnatin namens Lady Moggerhanger. Adrian Lester spielte beispielsweise im Katastrophenthriller „The Day after Tomorrow“ mit und darf hier Nells gefährlichsten Gegner, den verschlagenen und manipulativen Earl of Poynton porträtieren.
Bei Bo Bragson und Florence Keen, die Nells Schwestern spielen, handelt es sich um zwei Newcomer im Schauspielgeschäft. Nick Mohammed werden die meisten Zuschauer als Assistenztrainer aus dem Erfolgshit „Ted Lasso“ auf Apple TV+ kennen. In dieser neuen Serie verkörpert er den kleinen Geist Billy Blind, der Nell nicht nur mit gutem Rat zur Seite steht, sondern sie auch mit übermenschlichen Kräften ausstattet.