Protagonista di Nelle pieghe del tempo è la giovanissima Storm Reid, ma nel ricco cast sono presenti anche Oprah Winfrey, Reese Witherspoon, Mindy Kaling, Chris Pine, Gugu Mbatha-Raw, Michael Peña, Levi Miller, Deric McCabe, André Holland, Zach Galifianakis, Bellamy Young, Rowan Blanchard e Will McCormack.