Le nuove aggiunte annunciate includono Pat Healy, noto per i suoi ruoli in 'Killers of the Flower Moon' e 'Better Call Saul', che interpreterà Arnie Aldrich. Chinaza Uche, recentemente visto in 'Silo' e 'A Good Person', interpreterà Ron McNair, uno degli astronauti tragicamente persi nel disastro. Dave Davis, riconosciuto da 'True Detective' e 'The Walking Dead', si unisce nel ruolo di Bob Crippen, mentre Jordan Bridges, famoso per 'Palm Royale', veste i panni di Jesse Moore. A completare i nuovi membri del cast sono Kevin Isola, da 'Billions' e 'The Marvelous Mrs. Maisel', nel ruolo di Al McDonald, e Adam Aalderks, apparso in 'Fire Country' e 'The Menu', che interpreta Robert ‘Hoot’ Gibson.
'The Challenger' si propone di offrire uno sguardo completo sugli eventi che hanno preceduto la devastante esplosione del 1986 dello Space Shuttle della NASA, la successiva indagine e il viaggio pionieristico di Sally Ride come prima donna americana nello spazio. La serie trae ispirazione dal libro di Meredith E. Bagby, The New Guys.
Questi attori si uniscono a un cast già stellare che include Kristen Stewart nel ruolo di Sally Ride. Annunci precedenti rivelavano Will Arnett nel ruolo di George Abbey, Direttore delle Operazioni dell'Equipaggio di Volo per lo Space Shuttle della NASA, che assegnò Ride alla missione STS-7 del 1983. Danny Huston è stato scelto per interpretare William Rogers, che ha guidato l'indagine sull'esplosione del Challenger, con Sofia Black D’Elia nel ruolo di Judy Resnik, la quarta donna nello spazio e membro dell'equipaggio del Challenger. Paul Sparks interpreterà Larry Mulloy, project manager SRB della NASA, mentre Boris McGiver assume il ruolo di William ‘Bill’ Lucas, un funzionario della NASA implicato nel disastro. Shea Whigham interpreterà Roger Boisjoly, un ingegnere meccanico che si oppose fermamente al lancio.
Il cast include anche William Fichtner nel ruolo del fisico premio Nobel Richard Feynman, con Kevin Carroll nel ruolo del suo collega, il Professor Arthur Walker. Eric Lange interpreta il Generale Donald Kutyna della Commissione Presidenziale sull'incidente dello Space Shuttle Challenger. Adelaide Clemens è stata scelta nel ruolo dell'astronauta della NASA Rhea Seddon, Louisa Jacobson nel ruolo di Tam O’Shaughnessy, partner di Sally Ride, e Hunter Burke nel ruolo dell'astronauta Steve Hawley.
Maggie Cohn, nota per il suo lavoro su 'The Staircase', ha creato la serie e ne è sceneggiatrice, produttrice esecutiva e showrunner. James Hawes, celebrato per 'Slow Horses' e 'Black Mirror', dirige e produce. La serie limitata è uno sforzo collaborativo di Big Swing Productions, Amblin Television e Nevermind Pictures. I produttori esecutivi includono Kyra Sedgwick e Valerie Stadler per Big Swing Productions, Meredith E. Bagby, Kristen Stewart, Dylan Meyer e Maggie McLean per Nevermind Pictures, e Darryl Frank e Justin Falvey per Amblin Television.