Marcel Herrand, qui vient de jouer dans Les Visiteurs du soir, sera Lacenaire. Maria Casarès, qui faisait partie de la troupe de théâtre de Marcel Herrand au Théâtre des Mathurins, trouve ici son premier rôle à l'écran avec le personnage de Nathalie. Au générique figure également Pierre Renoir, le frère aîné de Jean Renoir, qui joue Jericho et remplace au pied levé Robert Le Vigan qui doit abandonner le tournage suite à la débâcle vichyssoise (ce collaborateur et antisémite notoire doit fuir avec Céline pour rejoindre le Maréchal Pétain à Sigmaringen en Allemagne).

On note dans les seconds rôles Étienne Ducroux, ancien professeur de mime de Barrault avec qui celui-ci s'était brouillé, élément biographique exploité dans le film par Prévert, Ducroux jouant Anselme Debureau, le père désespéré de Barrault-Baptiste ; Fabien Loris, ami de Prévert depuis le groupe Octobre, qui joue Avril (il était également le premier mari de la dernière femme de Prévert, Janine) ; Jane (ou Jeanne) Marken, l'une des seconds rôles les plus réguliers de Marcel Carné, qui joue dans tous les films du réalisateur,

de Hôtel du Nord à La Marie du port (en dehors du Jour se lève et des Visiteurs du soir) ; et le meilleur pour la fin, Arletty l'actrice préférée de Carné et de Prévert qui joua dans cinq des plus grands films du cinéaste. Prévert invente le personnage de Garance pour elle et lui offre ainsi le plus beau rôle de sa carrière comme le confie Arletty sur l'un des bonus du DVD français.