В образе барона Мюнхаузена Марк Захаров видел только Олега Янковского, хотя против кандидатуры этого артиста были и худсовет студии, и автор сценария Григорий Горин. Худсовет считал, что Янковский годится Мюнхаузену в сыновья — они перекладывали его на образ, созданный 52-летним Зельдиным, а Горин не верил в способности актера сыграть ироничного, тонкого и хитрого барона: он знал Янковского как исполнителя ролей волевых и жестких людей. Потом Горин признавался, что взять другого актера было бы непростительной ошибкой.
Марк Захаров своим авторитетом просто «продавил» Янковского, который в этой роли раскрыл новые грани своего таланта.
ОЛЕГ ИВАНОВИЧ ЯНКОВСКИЙ (23.02.1944–20.05.2009) — актер театра и кино, кинорежиссер, народный артист СССР (1991), лауреат Государственной премии СССР (1987) и Государственных премий РФ (1996, 2002), — после своего удачного дебюта в фильме «Щит и меч» (1968) сразу стал звездой первой величины. Он снялся более чем в 100 фильмах, в том числе: «Служили два товарища» (1968), «Жди меня, Анна» (1969), «Я, Франциск Скорина» (1970), «О любви» (1971), «Гонщики» (1973), «Премия» (1974), «Зеркало» (1975), «Звезда пленительного счастья» (1975), «Чужие письма» (1976), «Сладкая женщина» (1977), «Мой ласковый и нежный зверь» (1978), «Обыкновенное чудо» (1978), «Поворот» (1979), «Мы, нижеподписавшиеся» (1981), «Шляпа» (1982), «Полеты во сне и наяву» (1983), «Ностальгия» (1983), «Поцелуй» (1983), «Храни меня, мой талисман» (1987), «Филер» (1988), «Крейцерова соната» (1988), «Убить Дракона» (1989), «Мадо, до востребования» (1990), «Цареубийца» (1991), «Ревизор» (1996), «Китайскiй сервiзъ» (1999), «Приходи на меня посмотреть» (2000 + удачный режиссерский дебют), «Любовник» (2002), «Бедный, бедный Павел» (2003), «Царь» (2008), «Анна Каренина» (2008), «Стиляги» (2009) и др. С 1973 года и до конца жизни был ведущим актером Ленкома.
Янковский называл эту роль одной из самых любимых и говорил: «Я благодарен Марку Захарову за то, что он, поверив в меня, разглядел во мне ту нетипичную комедийность, способность передать грустную иронию персонажа, которой сам я, откровенно говоря, в себе не подозревал. Захаров предпочел взять известного зрителям актера и использовать его в ином амплуа, в ином жанровом качестве. И для меня это стало действительно подарком судьбы».
На роль Марты пробовались Галина Золотарева, Ирина Мазуркевич и другие актрисы. Режиссер хотел утвердить Татьяну Догилеву, но худсовет кандидатуру отклонил, и Захарову после победы с Янковским пришлось уступить. Выбрали Елену Кореневу, плюсом которой худсовет посчитал, что она не была актрисой Ленкома, — и так, по их мнению, в фильме была занята солидная часть труппы. Основных женских ролей в фильме было всего две: Якобина — Инна Чурикова — это даже не обсуждалось! — которая ввиду крайней занятости приезжала только на съемки, и Марта — Елена Коренева, которая жила со съемочной группой.
ЕЛЕНА АЛЕКСЕЕВНА КОРЕНЕВА (род. 03.10.1953) — актриса театра и кино, литератор, режиссер, сценарист, лауреат премии «Ника» (2017 и 2019). Родилась в семье кинематографистов: отец — известный кинорежиссер Алексей Александрович Коренев, мать — ассистент режиссера по актерам на киностудии «Мосфильм» Наталья Андреевна Коренева (Константинова), поэтому не удивительно, что в семнадцать лет Елена дебютировала в фильме своего отца «Вас вызывает Таймыр» (1970). Потом окончила знаменитую «Щуку», но, еще будучи студенткой, сыграла главную роль в фильме Андрея Кончаловского «Романс о влюбленных» (1974), в которой ее заметили. Работала в «Современнике» у Галины Волчек, в Театре на Малой Бронной у Анатолия Эфроса. И хотя карьера в театре и кино складывалась удачно, уехала в США с мужем- американцем. За период 11-летней эмиграции снялась также в ряде американских фильмов (1984 — «Возлюбленные Марии», 1989 — «Гомер и Эдди», 1993 — «Узник времени»). В 1993 году вернулась в Россию. Всего снялась более чем в 60 картинах, среди них: «Ася» (1977), «Сибириада» (1978), «Ярославна, королева Франции» (1978), «Сватовство гусара» (1979), «Идеальный муж» (1980), «Покровские ворота» (1982), «Комедия о Лисистрате» (1989), «Ловушка для одинокого мужчины» (1990), «Чистые ключи» (2003), «Бессонница» (2014), «Ван Гоги» (2019) и др.
Роль Феофила могла бы достаться Юрию Васильеву, а роль Рамкопфа — Сергею Колесникову, но на худсовете утвердили кандидатуры Леонида Ярмольника и Александра Абдулова. Хотя по поводу последнего были большие сомнения — говорили, что в нем нет иронии, но его молодость и обаяние компенсировали это сполна. Один из немногих актеров, который ни у кого не вызывал сомнений, — это Леонид Броневой. Его утвердили на роль Герцога без проб. Как и Инну Чурикову на роль Якобины.