В роляхТатьяна Самойлова — Анна КаренинаНиколай Гриценко — Алексей Александрович Каренин, муж АнныВасилий Лановой — Алексей ВронскийЮрий Яковлев — Стива Облонский, брат АнныБорис Голдаев — Константин ЛевинИя Саввина — Долли Облонская, жена СтивыАнастасия Вертинская — Кити Щербацкая, сестра ДоллиМайя Плисецкая — Бетси Тверская, двоюродная сестра ВронскогоЛидия Сухаревская — графиня Лидия ИвановнаСофья Пилявская — графиня ВронскаяЕлена Тяпкина — княгиня МягкаяАндрей Тутышкин — Лавьер, адвокатВасилий Сахновский — Серёжа (озвучивает Клара Румянова)Вера Бурлакова — АннушкаЮрий Волынцев — однополчанин ВронскогоНина Делекторская — КартасоваАнатолий Кубацкий — Матвей, камердинерАлександр Кайдановский — Жюль ЛандоАркадий Цинман — ТуровцынМихаил Погоржельский — эпизод