Фильм снят по мотивам повести Джона Рональда Руэла Толкина «Хоббит, или Туда и обратно» (The Hobbit, or There and Back Again, 1937). Джеф Брофи снялся в фильмах «Хоббит: Нежданное путешествие» (2012) и «Хоббит: Пустошь Смауга» (2013) в роли Нори. А его сын Сэдвин Брофи снялся в роли Элдариона в фильме «Властелин колец: Возвращение короля» (2003). Роберт Казински был взят на роль Фили, и с ним даже было отснято несколько сцен, но затем, примерно через месяц после начала съемок, он покинул проект и вернулся в Англию по личным причинам. В итоге роль досталась Дину О’Горману. Мартин Фриман и Бенедикт Камбербэтч снимались в перерывах съемок сериала «Шерлок» (2010). Стивен Фрай сыграл брата Шерлока, Майкрофта, в фильме «Шерлок Холмс: Игра теней» (2011), а Кристофер Ли сыграл Шерлока в фильме «Шерлок Холмс и звезда оперетты» (1991), сэра Генри Баскервиля в фильме «Собака Баскервилей» (1959) и Майкрофта в фильме «Частная жизнь Шерлока Холмса» (1970), в котором в роли Шерлока снялся Роберт Стивенс (озвучивавший Арагорна на радио BBC). Орландо Блум на два года старше, чем Ли Пейс, который играет его отца, короля Трандуила. По словам сценариста Филиппы Бойенс, Тауриэль является оригинальным персонажем, написанным специально для фильма: «Мы создали ее, чтобы привнести в фильм женскую энергию. И мы считаем, что это абсолютно в духе Толкина». Для подготовки к роли Тауриэль Эванджелин Лилли прошла обучение фехтованию и стрельбе из лука, а также эльфийскому языку. Эванджелин Лилли призналась, что является поклонницей романов Толкина еще с 13 лет. Первоначально Даг Джонс должен был играть короля Трандуила, но Питер Джексон решил взять вместо него Ли Пейса, чьим поклонником он стал после просмотра фильма «Запределье» (2006). Актеры этого фильма — Кейт Бланшет, Мартин Фриман, Ли Пейс, Орландо Блум, Ричард Армитедж и Бенедикт Камбербэтч — попали в список «100 самых сексуальных кинозвезд» в 2013-ом году, по мнению читателей журнала Empire. Когда Бенедикт Камбербэтч был ребенком, его отец, актер Тимоти Карлтон, читал ему «Хоббита» на ночь. Питер Джексон появляется в эпизодической роли в самом начале фильма, он проходит, жуя морковку. Бенедикт Камбербэтч сам предложил прочитать речь некроманта задом наперед, чтобы она звучала страшнее. Во время полуночного показа фильма в Сан-Паулу, Бразилия, после первого рева Смауга в кинотеатре сломался один из динамиков. Во время подготовки к роли Смауга Бенедикт Камбербэтч изучал игуан и комодских варанов в павильоне рептилий лондонского зоопарка. Цифровая обработка чешуи на теле Смауга заняла неделю. Трон короля эльфов украшает пара рогов большерогих оленей. Художник Алан Ли появляется в фильме в роли одного из музыкантов, в сцене, где несколько гномов и Бильбо покидают город на озере. Роль некроманта могла достаться Нэтаниэлю Лису. Радагаст и Болг упоминаются в книге всего однажды. В фильме — они одни из основных персонажей. Изначально фильм должен был рассказать о десятилетиях между событиями «Хоббита» и «Властелина Колец», однако такие съёмки оказались невозможны. Причиной стал конфликт правообладателей: компания Tolkien Enterprises владеет правами только на «Хоббит» и «Властелин Колец». Сюжет, основанный на черновиках Дж. Р. Р. Толкина, оказался бы в юрисдикции его сына Кристофера Толкина и его организации Tolkien Estate. Таким образом, съёмки фильма-апокрифа потребовали бы приобретения дорогостоящих прав, к тому же Кристофер Толкин известен как главный оппонент съемкам экранизаций. Любовного треугольника между Кили, Тауриэль и Леголасом не было в материале, отснятом в 2011-м году. Эти сцены были добавлены по просьбе студии во время повторных съемок в 2012 году. Глоин сильно обижается, когда его усатую жену по ошибке принимают за его брата. В фильме «Властелин колец: Две крепости» (2002) сын Глоина, Гимли, говорит о том, что женщин-гномов часто ошибочно принимают за мужчин из-за растительности на лице. У Леголаса течет кровь из носа после схватки с Болгом. Он никогда «раньше» не был ранен в трилогии фильмов «Властелин колец». В книге, после боя с пауками, Бильбо рассказывает спутникам про найденное Кольцо, а в фильме — нет. В книге гномам и Бильбо удалось сбежать из крепости эльфов незаметно, в запечатанных бочках, и их не преследовали орки. В книге к Эребору отправляются все 13 гномов и хоббит. В фильме — несколько вынуждены остаться в Эсгароте. В книге Беорн в обычном облике встречает гостей у себя дома, причём сначала появляются Гэндальф с Бильбо, а потом, постепенно и парами — гномы. И это по просьбе Гэндальфа, так как Беорн был нелюдим и толпа гномов могла его сильно рассердить. В театральной версии фильма гномы вбегают в его жилище, закрывая дверь, перед рвущимся внутрь хозяином в облике медведя, а на следующее утро — как ни в чём не бывало разговаривают с Беорном. Но в режиссерской версии фильма можно увидеть сцену практически полностью соответствующую книжной.