《飢餓遊戲：自由幻夢I》的演員陣容包括以下主要演員：
- 珍妮佛·勞倫斯（Jennifer Lawrence）飾演凱妮絲·艾佛丁（Katniss Everdeen），本系列的主角。
- 喬許·哈契森（Josh Hutcherson）飾演比德·梅爾拉克（Peeta Mellark），凱妮絲的朋友和盟友。
- 連恩·漢斯沃（Liam Hemsworth）飾演蓋爾·霍桑（Gale Hawthorne），凱妮絲的童年好友。
- 伍迪·哈里遜（Woody Harrelson）飾演黑密契·阿勃納西（Haymitch Abernathy），凱妮絲和比德的導師。
- 伊莉莎白·班克斯（Elizabeth Banks）飾演艾菲·純克特（Effie Trinket），第12區的行政官。
- 菲利普·西摩·霍夫曼（Philip Seymour Hoffman）飾演普魯塔克·希文斯比（Plutarch Heavensbee），新任的遊戲設計師。
- 唐納·蘇德蘭（Donald Sutherland）飾演科利奧蘭納斯·雪諾（President Snow），施惠國的總統。
- 朱麗安·摩爾（Julianne Moore）飾演艾瑪·科因（President Alma Coin），第13區的領導人。
- 山姆·克拉弗林（Sam Claflin）飾演芬尼克·歐戴爾（Finnick Odair），來自第4區的勝利者。
這些演員在電影中扮演了關鍵角色，推動了故事的發展。