El elenco de personajes jugables de Marvel Cosmic Invasion queda completado con Phoenix y Iron Man, que se pueden ver en acción en el tráiler que acompaña la noticia. Phoenix o Jean Grey es una poderosa mutante alineada con los X-Men, que además de desplegar poderes telequinéticos en combate tiene la capacidad de evolucionar para desatar las llamas de Fénix. Nos encontramos ante la reencarnación física de la Fuerza Fénix, una de las entidades cósmicas más poderosas dentro del universo Marvel.
Por otro lado tenemos a Iron Man, un alter ego de Tony Stark que dispone de potentes ráfagas de repulsores y el Iron Cannon. Este posiblemente sea uno de los personajes de Marvel más conocidos gracias a las películas que ha tenido en solitario, su papel en la saga Los Vengadores y la interpretación de Robert Downey Jr. Su poder reside en el traje de Iron Man, que se sostiene gracias al reactor de arco que Tony Stark se instaló en su pecho para sobrevivir durante un cautiverio.
Desde su lanzamiento Marvel Cosmic Invasion ofrecerá una alineación de 15 superhéroes. Son los siguientes: Capitán América, Hulka, Rocket, Lobezno, Spider-Man, Tormenta, Phyla-Vell, Venom, Nova, Pantera Negra, Beta Ray Bill, Motorista Fantasma Cósmico, Estela Plateada, Phoenix y Iron Man. Con cualquiera de estos personajes de la Tierra y del espacio los jugadores deberán plantar cara a Annihilus, un supervillano inmortal que ha lanzado un ataque por toda la galaxia que amenaza toda la vida tal y como la conocemos.
Marvel Cosmic Invasion cuenta con un sistema de intercambio de equipo, así que es posible elegir dos héroes para cada nivel y cambiar entre ellos al instante. Esta mecánica abre la opción a crear combos y ataques especiales con las habilidades de cada personaje.