ВЯЧЕСЛАВ ВАСИЛЬЕВИЧ ТИХОНОВ (08.02.1928–04.12.2009) — народный артист СССР (1974), Герой Социалистического Труда (1982) — до конца долгой жизни в кино оставался звездой первой величины. Снимался в фильмах: «В мирные дни» (1950), «Звезды на крыльях» (1955), «Дело было в Пенькове» (1957), «ЧП» (1959), «Майские звезды» (1959), «Мичман Панин» (1960), «Две жизни» (1961), «На семи ветрах» (1962), «Оптимистическая трагедия» (1963), «Доживем до понедельника» (1970), «Человек с другой стороны» (1971), «Фронт без флангов» (1974), «Они сражались за Родину» (1975), «… и другие официальные лица» (1976), «ТАСС уполномочен заявить…» (1984), «Европейская история» (1984), «Любовь с привилегиями» (1989), «Бесы» (1992), «Кодекс бесчестия» (1993), «Утомленные солнцем» (1994), «Милый друг давно забытых лет…» (1996), «Сочинение ко Дню Победы» (1998), «Берлинский экспресс» (2001–02) и др. Но роль Штирлица в «Семнадцати мгновениях весны» (1973) стала поистине знаковой в его биографии, мифологизировала и обессмертила актера.
На роль Наташи Ростовой пробовалось много претенденток, в числе которых были уже известные актрисы: Анастасия Вертинская, Наталья Фатеева, Наталья Кустинская, Лариса Голубкина, Людмила Гурченко и др., режиссер же остановился на девятнадцатилетней выпускнице Ленинградского хореографического училища им. Вагановой, балерине Ленинградского театра опера и балета Людмиле Савельевой, которая сама явилась на пробы и решительно потребовала повторной, когда первая режиссера не убедила. И ее утвердили. Ей предстояло по ходу учиться азам актерской профессии, умению работать перед камерой. Роль Наташи Ростовой стала главной в творчестве Людмилы Савельевой. Ее исполнение оценили не только зрители, назвав лучшей актрисой года, но и маститые профессионалы: после показа фильма за рубежом ей посыпались предложения от ведущих режиссеров мира. ЛЮДМИЛА МИХАЙЛОВНА САВЕЛЬЕВА (род. 24.01.1942) — народная артистка РСФСР (1985) — к сожалению, снималась в кино не очень часто: «Бег» (1970), «Чайка» (1970), у Де Сика вместе с Софи Лорен и Марчелло Мастроянни в «Подсолнухах» (1970), «Всадник без головы» (1972), «Юлия Вревская» (1977), «Шляпа» (1981), «Шел четвертый год войны» (1983), «Нам не дано предугадать…» (1984), «Успех» (1984), «Чужая белая и рябой» (1986), «Черная роза — эмблема печали, красная роза — эмблема любви» (1989), «Часы без стрелок» (2001), «Седьмое небо» (2006), «Анна Каренина» (2009) и др.
Заметно, что Наташа Ростова в исполнении Людмилы Савельевой похожа на образ Одри Хепберн в американской экранизации. При этом Савельева — единственная, кто выглядит в фильме на возраст своего романного прототипа — девушки-подростка, остальные герои Толстого из молодых людей превращены в лиц среднего возраста. Особенно повзрослели Пьер Безухов и Элен: в начале романа им примерно по 20 лет, а исполнителям — Бондарчуку и его жене Ирине Скобцевой — во время съемок было соответственно около 45 и около 40.
На роль Безухова режиссер примеривал разных артистов и даже рассматривал кандидатуру штангиста, мастера спорта Юрия Власова, но в конечном итоге, памятуя о своей «пилотной» пробе в «Расстреле поджигателей», решил сыграть сам, хотя и не слишком желал этого, и как в воду глядел: многие критики и зрители не простили Бондарчуку возрастного несоответствия с героем.
Режиссер собрал в картине великолепный актерский ансамбль из звезд отечественного кино разных лет. Светскую львицу Анну Шерер блестяще сыграла АНГЕЛИНА ИОСИФОВНА СТЕПАНОВА (10 (23).09. 1905–17.05. 2000) — из когорты «великих мхатовских стариков», Герой Социалистического Труда (1975), народная артистка СССР (1960), лауреат Государственной премии СССР (1977) и Сталинской премии I ст. (1952), в кино до обидного мало снимавшаяся («Бегство мистера Мак-Кинли», «Двадцать дней без войны», «Повесть о настоящем актере» и др.).
О звезде немого кино, великолепном АНАТОЛИИ ПЕТРОВИЧЕ КТОРОВЕ (настоящая фамилия Викторов, 12 (24).04.1898–30.09.1980) — народным артисте СССР (1963), лауреате Сталинской премии I ст. (1952) — все забыли. Он полностью посвятил свою жизнь и талант родному МХАТу. Кторов не сразу, но все же уступил напору режиссера и решился спустя тридцать лет (!) снова предстать перед камерой. Съемки начались без проб. Убежденность и вера постановщика в актера передались и Кторову. Его старый князь Болконский — один из самых ярких и незабываемых образов фильма, его несомненная удача.