Этих детей боялась вся Деревня
Ева Грин (мисс Перегрин) — имбрина, перевёртыш, превращается в птицу, умеет манипулировать временем, заведует Кэрнхолмской Петлёй Времени; полное имя — Альма Лефэй Сапсан).
Эйса Баттерфилд (Джейк Портман) — главный герой, который может видеть и чувствовать Пустоты.
Сэмюэл Л. Джексон (мистер Бэррон) — предводитель Тварей и Пустот, учёный, который в попытках обрести бессмертие вместе со своими единомышленниками провёл эксперимент, превративший их в Пустот. Следил за Джейкобом почти всю его жизнь. Перевёртыш, может принимать любую внешность и видоизменять конечности (например, в холодное оружие).
Эллисон Дженни (доктор Голан) — психотерапевт, одно из обличий мистера Бэррона, созданное, чтобы обмануть Джейка и его родителей.
Руперт Эверетт (Джон Мармонт) — орнитолог. Ещё одно обличье мистера Бэррона, использованное им на острове, чтобы найти петлю.
Крис О’Дауд (Франклин Портман) — отец Джейка, орнитолог-любитель, мечтающий стать писателем.
Теренс Стэмп (Абрахам Портман) — дед Джейка. Также был одним из странных детей и обладал аналогичной Джейку способностью, которая скорее всего передалась его внуку. Был убит Пустотой в начале фильма, но после победы Джейка над мистером Бэрроном в прошлом, остался жив.
Джуди Денч (мисс Эвосет) — имбрина, её петля времени была взломана мистером Бэрроном и его сообщниками. Была похищена Пустотами, но смогла спастись. Позже убита Пустотой.
Ким Диккенс (миссис Портман), мать Джейка.
Странные дети
Элла Пернелл (Эмма Блум) — девушка, обладающая силой воздуха, в прошлом подруга дедушки Джейка и самого Джейка.
Пикси Дэвисruen (Бронвин Брантли) — необычайно сильная девочка.
Кэмерон Кинг (Миллард Наллингс) — любознательный мальчик-невидимка, знаток всего неординарного. Был одним из близких друзей дедушки Джейкоба.
Джорджия Пембертон (Фиона Фраунфельд) — девочка, имеющая способность увеличивать скорость роста растений.
Финли Макмиллан (Енох О’Коннор) — мальчик, способный на некоторое время оживлять неодушевленные предметы и людей, и делать их своими «марионетками». Влюблен в Оливию.
Майло Паркер (Хью Апистон) — мальчик, способный управлять пчелиным роем, находящимся у него в животе.
эксперименте, целью которого было стать бессмертным путем поглощения ее способностей. Во главе с перевертышем мистером Бэрроном (Сэмюэл Л. Джексон) они охотятся на странных, чтобы поглотить их глазные яблоки, что позволяет им стать «Уайтами», Пустотами с восстановленными видимыми человеческими формами, но с молочно-белыми глазами. Однажды в дом приходит раненая имбрина мисс Эвосет и говорит, что Бэррон, пустоты и уайты напали на петлю времени января 2016 года в Блэкпуле, Англия, убили её детей и пытаются повторить неудавшийся эксперимент Бэррона, используя больше имбрин. Обеспокоенная мисс Перегрин решает переехать со своими детьми и мисс Эвосет.
Джейк возвращается в 2016 год и подтверждает, что пустоты находятся на острове после того, как другая жертва убита. Он возвращается в пещеру, чтобы предупредить своих друзей, но за ним следует замаскированный Бэррон. Бэррон ловит Джейка и рассказывает, что он собирался получить петлю мисс Перегрин от Эйба, но его голодный спутник из пустот, мистер Мальтус, убил его раньше, чем Бэррон получил информацию. Затем Бэррон выдавал себя за доктора Голан (психотерапевта) и предложил Джейку отправиться на остров, чтобы Бэррон смог найти петлю. Используя Джейка в качестве заложника в детском доме, Бэррон заставляет мисс Перегрин поймать себя в ловушку в виде птицы и отвозит ее в Блэкпул, оставив Джейка, детей и мисс Эвосет как добычу для Мальтуса. Мисс Эвосет убита, но Джейк и дети убегают как раз в тот момент, когда бомба Люфтваффе разрушила дом, убив Мальтуса. Петля закрывается, в результате чего Джейк и дети застряли в 1943 году.
Подняв затонувший океанский лайнер, они отправляются в Блэкпул и вступают в петлю января 2016 года, сражаются с союзниками уайтов и пустот и спасают мисс Перегрин и других плененных имбрин. Бэррон маскируется под Джейка, надеясь сбить с толку детей, которые пришли его прикончить. Когда прибывает последняя оставшаяся Пустота, она по ошибке убивает Бэррона, а ее в свою очередь убивает Джейк.
До закрытия временной петли Эмма говорит Джейку, что из-за травмы мисс Перегрин, полученной в сражении, дети будут жить в 1943 году и будут иметь дело с пустотами. Джейк прощается с ними, когда они выходят и возвращаются на свой корабль в 1943 год, в то время как он остается в своём настоящем в 2016 году. Он возвращается домой во Флориду и рассказывает о своих приключениях деду, который жив и здоров, так как смерть Бэррона в начале 2016 года стёрла его присутствие во Флориде позже. Эйб дает Джейку карту международных временных петель и деньги разных стран и призывает его разыскать Эмму.
После нескольких месяцев поисков и путешествий, Джейк находит Эмму и других странных детей в 1943 году. Эмма и Джейк признаются в своих чувствах и начинают путешествовать вместе с мисс Перегрин и другими детьми в поисках нового дома.