Amanda Seyfried, Meryl Streep, Christine Baranski, Julie Walters, Pierce Brosnan, Stellan Skarsgard y Colin Firth regresan en la segunda parte de la cinta estrenada en 2008, el que en esta ocasión estará centrada en los inicios de Donna (Streep) en la isla griega, la que será interpretada por Lily James.
Por otro lado, Sophie (Seyfried) se prepara para convertirse en madre por primera vez, por lo que recibirá la ayuda de Tanya (Baranski) y Rosie (Walters). Al reparto se suman Alexa Davies como la joven Rosie, Jessica Keenan Wynn como la joven Tanya, Jeremy Irvine como el joven Sam, Josh Dylan como el joven Bill, y Hugh Skinner como el joven Harry.
Al elenco también se suma la cantante Cher, quien dará vida a la abuela de Sophie y madre de Donna.