Gretchen Mol (Dead Man's Walk, Girls Club, Rounders, The Notorious Betty Page) remplace Rachelle Lefevre (What About Brian) l'actrice dans le rôle de Annie, la seule détective femme de son département, qui doit lutter contre le sexisme ambiant en cette année 1973. De la distribution du premier pilote de Life on Mars US (de facture assez mauvaise), il ne reste plus que l’acteur principal, Jason O’Mara, à avoir conserver son rôle.
Enfin, Lisa Bonet (The Cosby Show, A Different World) interprétera la petite amie de Sam Tyler (Jason O’Mara) de nos jours.
