Joss Whedon, que ya prepara Los Vengadores 2 para la gran pantalla, se encargará de la dirección del episodio piloto de S.H.I.E.L.D. y trabajará sobre el guión junto a Jed Whedon y Maurissa Tancharoen (todo queda en familia). Si la cadena acepta finalmente la serie, los tres serían productores ejecutivos del proyecto para el que contarán con Elizabeth Henstridge (Delicacy, The Thompsons) como la agente Gemma Simmons e Iain De Caestecker (Shell, Up There) como Leo Fitz, todo un genio de la tecnología.
Clark Gregg (Thor, Los pingüinos del sr. Popper) por su parte repetirá en la serie de ABC como el agente Coulson, al que ya interpretó en las adaptaciones cinematográficas de Marvel, y la actriz asiática Ming Na (Dos hombres y medio, Eureka) será la piloto de aviones y experta en armas Melinda May.
El último en unirse al elenco ha sido Brett Dalton (Blue Bloods, Army Wives), que interpretará al agente Grant Warden la organización antiterrorista que da nombre a la serie (Strategic Homeland Intervention, Enforcement and Logistics Division) y que dirige Nick Furia.
