 | June Allyson als Jane Witherspoon / Lou Ellen Carter |
 | Lucille Bremer als Sally Hessler |
 | Judy Garland als Marilyn Miller |
 | Kathryn Grayson als Magnolia Hawks / Kathryn Grayson |
 | Van Heflin als James I. Hessler |
 | Lena Horne als Julie LaVerne / Lena Horne |
 | Van Johnson als Bandleader in Elite Club |
 | Tony Martin als Gaylord Ravenal / Tony Martin |
 | Dinah Shore als Una Trance / Dinah Shore |
 | Frank Sinatra als Frank Sinatra |
 | Robert Walker als Jerome Kern |
 | Gower Champion als Dance Specialty |
 | Cyd Charisse als Dance Specialty |
 | Harry Hayden als Charles Frohman |
 | Paul Langton als Oscar Hammerstein II |
 | Angela Lansbury als London Specialty |
 | Paul Maxey als Victor Herbert |
 | Ray McDonald als Dance Specialty / George Budd |
 | Mary Nash als Mrs. Muller |
 | Virginia O'Brien als Ellie May Shipley / Virginia O'Brien |
 | Dorothy Patrick als Eva Kern |
 | Caleb Peterson als Joe (segment "Show Boat") |
 | William Phillips als Joe Hennessey |
| Joan Wells als Sally Hessler as a Girl |
| Lyn Wilde als Specialty (segment 'The Cat and the Fiddle') (uncredited) |
| Lee Wilde als Specialty (segment 'The Cat and the Fiddle') (uncredited) |
 | Bess Flowers als Backstage Well-Wisher (uncredited) |
 | Russell Hicks als Producer (uncredited) |
 | Frank McLure als Stage Door Johnny (uncredited) |
| Bert Moorhouse als Elite Club Diner (uncredited) |
 | Robert Emmett O'Connor als Ed (uncredited) |
 | Mary Hatcher als Showgirl (uncredited) |
 | Harry 'Snub' Pollard als Show Boat Orchestra Drummer (uncredited) |
 | Ray Teal als Movie Studio Orchestra Conductor (uncredited) |
 | Esther Williams als Esther Williams - Signing Autographs (uncredited) |
 | Sally Forrest als Showgirl (uncredited) |
 | Byron Foulger als Frohman's Secretary (uncredited) |
| Richard Whorf | Director |
| Arthur Freed | Producer |
| Cedric Gibbons | Art Direction |
| Guy Bolton | Story |
| Myles Connolly | Screenplay |
| Jean Holloway | Screenplay |
| Harry Stradling Sr. | Director of Photography |
| Irene | Costume Supervisor |
| Hermes Pan | Choreographer |
| Vincente Minnelli | Director |
