En entrevistas, Kal Penn reveló que originalmente tenía un papel mucho más importante. Se habría revelado que su personaje era un ex reportero de ciencia del Daily Planet deshonrado que fue sobornado por Lex Luthor para plantar pruebas falsas de la posible supervivencia de Kryptón, lo que inspiró a Superman a abandonar la Tierra y explorar las ruinas de Kryptón.
El papel de Lex Luthor siempre fue para Kevin Spacey (amigo de muchos años del director). Toda la aenda de producción se planeó para acomodar el descanso de seis semanas de Spacey de sus deberes como director de teatro de Old Vic.
Ryan Singer ha declarado que Superman regresa es una secuela de Superman (1978) y Superman II (1980), pero no sigue estrictamente la continuidad de esas películas. Ignora a Superman III (1983) y Superman IV: La busqued de la paz (1987). Sin embargo, hay una referencia a Superchica(1984), que se lanzó entre los dos últimos: un locutor de radio informa que Superman está fuera en una misión espacial a una galaxia muy lejana.
Brandon Routh es dos años más joven que Tom Welling, quien interpreta la versión adolescente del mismo personaje en la serie de televisión Smallville (2001).
Tanto Henry Cavill como Amy Adams realizaron audiciones para los personajes de Clark Kent/Superman y Lois Lane. Los papeles fueron otorgados a Brandon Routh y a Kate Bosworth.