| Natalie Portman als Celeste Montgomery |
| Jude Law als Manager |
| Raffey Cassidy als Young Celeste / Albertine |
| Stacy Martin als Eleanor "Ellie" Montgomery |
| Jennifer Ehle als Josie |
| Willem Dafoe als Narrator (voice) |
| Maria Dizzia als Ms. Dwyer |
| Christopher Abbott als Journalist |
| Logan Riley Bruner als Cullen Active |
| Meg Gibson als Mrs. Montgomery |
| Daniel London als Father Cliff |
| Sahr Ngaujah |
| Micheál Richardson als Musician |
| Matt Servitto als Mr. Montgomery |
| Leslie Silva als Stylist |
| Allison Winn als Therese |
| Max Born |
| Nikki Brower |
| Fred Hechinger als Aidan |
| Sasha Eden als Waitress |
| Dejay Roestenberg |
| Antonio Ortiz |
| Angel Dillemuth als Bartender |
| Ben Rezendes |
| Christopher Dylan White |
| Lya Yanne als Translator |
| Alexa Marcigliano |
| David Cale als Laser Director |
| Anna Mikami als Yanmei |
| Erik King |
| Nastasha Strang als Press |
| Jason Ng |
| Jesse Marchant |
| Henry Storrs als The Moderator |
| Stephen Izzi |
| Sophie Lane Curtis als Tony |
| Anthony Mazza |
| Scott Burik |
| Celia Rowlson-Hall als Choreographer |
| Kathryn Avery |
| Mariusz Kubicki |
| Madeleine Plener |
| Elizabeth Chestang |
| Nitasha Bhambree |
| Jordan Friedman als Celeste (Child) |
| Deijah Robinson |
| Adam Wood |
| Maceo Oliver als Paramedic |
| Aaliyah Murphy |
| Stephen A. Pope |
| Mona Fastvold |
| Amandy Fernandez |
| Aaron Vexler |
| Susanna Guzman als Guest Star |
| Nella Cole |
| Luis Moco |
| Andy Lucien als Photographer |
| Najla Gilliam |
| Jenna Hellmuth |
| Chelsea Thedinga |
| Candace M. Smith als Celeste's Wardrobe Assistant (uncredited) |
| Chris Banks als Swede (uncredited) |
| Christopher McLinden als Radio Announcer (uncredited) |
| Annie Pisapia als Woman on Beach (uncredited) |
| Natasha Romanova als Reporter (uncredited) |
| Henry Storrs |