Jean Dujardin : George Valentin
Bérénice Bejo : Peppy Miller
James Cromwell : Clifton, le chauffeur / valet
John Goodman : Al Zimmer, le patron des studios Kinograph
Uggie : le chien
Penelope Ann Miller : Doris, la femme de George
Missi Pyle : Constance, la partenaire de George

dans le film A Russian Affair
Malcolm McDowell : le figurant à qui Peppy

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Bitsie Tulloch : Norma
Dash Pomerantz : le petit ami de Peppy
Beth Grant : la domestique de Peppy
Ed Lauter : le premier chauffeur de Peppy
Joel Murray : le policier de l'incendie
Ken Davitian : le prêteur sur gage
Basil Hoffman : le commissaire-priseur
Bill Fagerbakke : le policier devant la vitrine
Beau Nelson : un ami « gadget » de Peppy
Ezra Buzzington : le journaliste qui interviewe Peppy au restaurant
Hal Landon : l'acteur jouant Napoléon
Harvey Alperin : le docteur
Lily Knight : l'infirmière
Annie O'Donnell : la vieille dame
Jewel Shepard : la starlette
Nina Siemaszko : la femme dans le cinéma
Serge Hazanavicius (non crédité)