Na segunda temporada, Garota da Lua e Dinossauro Demônio estão em seu elemento como super-heróis; no entanto, à medida que a super-heroína Garota da Lua se entrelaça mais com sua vida pessoal, ela deve decidir se o custo de manter sua identidade em segredo vale o preço que isso causa para sua família.
Garota da Lua e Dinossauro Demônio são estrelados por Diamond White como a gênio Lunella/Garota da Lua de 13 anos. Ela é acompanhada por Fred Tatasciore como Dinossauro Demônio; Libe Barer como a melhor amiga e gerente de mídia social Casey; mãe Adria Sasheer Zamata como a mãe de Lunella, Adria; Jermaine Fowler como o pai de Lunella, James Jr.; Alfred Woodard como avó Mimi e Gary Anthony Williams como avô Pops. Cobie Smulders apareceu como sua personagem do UCM, Maria Hill, enquanto Edward James Olmos está definido para se juntar a Garota da Lua e Dinossauro Demônio na 2ª temporada como Homem-Molecular. O vencedor do Grammy, Raphael Saadiq, atua como produtor musical executivo, Laurence Fishburne aparece em Garota da Lua e Dinossauro Demônio como o Beyonder. Fishburne também é produtor executivo da série ao lado da Cinema Productions de Helen Sugland e do vencedor do Emmy Steve Loter.
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