Em seu retorno, a série contará com diversas participações recorrentes. Entre elas, a de Navid Negahban (Homeland), na qual interpretará Al-Owal, um dos vilões da nova temporada; Summer Glau (Firefly, Terminator), como Isabel Rochev, vice presidente da Stellmoor International, empresa que pretende assumir o controle da Queen Consolidated; Michael Jai White, como Ben Turner, conhecido como Bronze Tiger, personagem que nos quadrinhos pertence a uma Liga de assassinos; Kevin Alejandro, como Sebastian Blood, um vereador que começa a se destacar após o terremoto que atingiu a cidade no final da primeira temporada, evento que ele acusa a família de Oliver de ter provocado.
Os atores Dylan Bruce (Orphan Black) e Bex Taylor-Klaus (The Killing) serão vistos em dois episódios. Bruce interpreta Adam Donner, advogado que trabalha ao lado de Laurel. Bex será Sin, personagem que surgiu nos quadrinhos, amiga de Dinah Drake, que será vivida por Caity Lotz (Death Valley). Drake se transforma na Black Canary, uma vigilante que luta contra o crime. No Brasil, ela era conhecida como Canarinho. Hoje é chamada de Canário Negro.
A segunda temporada também introduzirá a Dra. Amanda Blake Waller e Barry Allen, personagem que se transforma no Flash. Waller é uma agente da A.R.G.U.S., encarregada de prender Diggle. Ela será introduzida no sexto episódio. A personagem será interpretada por Cynthia Addai-Robinson (Spartacus).
Já o personagem Barry chega na cidade em busca de informações sobre uma série de assassinatos. Ele acredita que os crimes estejam conectados com a morte de sua mãe, ocorrida há alguns anos e pela qual seu pai foi acusado e condenado. Barry será introduzido na série para testar o interesse do público em sua história. Caso seja aceito, o Flash poderá ganhar sua própria série. O ator que o interpretará ainda não foi escolhido.
Na segunda temporada, os atores Manu Bennett (Spartacus) e Colton Haynes, que tiveram participações recorrentes na série, passam a fazer parte do elenco regular. Bennett interpreta Slade Wilson, o Exterminador/Deathstroke, e Haynes é Roy Harper.
