 | Ronald Colman als Dr. Martin Arrowsmith |
 | Helen Hayes als Leora Tozer Arrowsmith |
 | Richard Bennett als Gustav Sondelius |
 | A.E. Anson als Professor Max Gottlieb |
 | Clarence Brooks als Dr. Oliver Marchand |
 | Alec B. Francis als Twyford |
 | Claude King als Dr. Tubbs |
 | Bert Roach als Bert Tozer |
 | Myrna Loy als Joyce Lanyon |
 | Russell Hopton als Terry Wickett |
 | David Landau als State Veterinarian |
 | Lumsden Hare als Sir Robert Fairland |
 | Erville Alderson als Pioneer (uncredited) |
 | Ward Bond als Cop (uncredited) |
 | Beulah Bondi als Mrs. Tozer (uncredited) |
 | Florence Britton als Miss Twyford (uncredited) |
 | Nora Cecil als Nurse (uncredited) |
 | Sidney De Gray als Dr. Hesselink (uncredited) |
 | Cyril Delevanti als Committee Member (uncredited) |
 | Walter Downing als City Clerk (uncredited) |
 | Gibson Gowland als Committee Member (uncredited) |
| Sherry Hall als Reporter (uncredited) |
 | Theresa Harris als Native Mother (uncredited) |
 | Raymond Hatton als Drunk (uncredited) |
 | Charlotte Henry als Pioneer Girl (uncredited) |
 | George Humbert als Italian Uncle (uncredited) |
 | DeWitt Jennings als B.W. Tozer (uncredited) |
| Mike Lally als Reporter (uncredited) |
| Lillian Lawrence als West Indies Townswoman at Meeting (uncredited) |
 | Carl M. Leviness als Ship's Passenger (uncredited) |
 | James A. Marcus als Old Doctor (uncredited) |
 | Eric Mayne als Dignitary at Luncheon (uncredited) |
 | Kendall McComas als Little Johnny (uncredited) |
| Edmund Mortimer als Ship's Passenger (uncredited) |
 | John Qualen als Henry Novak (uncredited) |
| Edward Reinach als Dignitary (uncredited) |
| Milton Royce als Intern (uncredited) |
| Harry Schultz als Bartender (uncredited) |
 | Pat Somerset als Ship's Officer (uncredited) |
 | Adele Watson als Mrs. Novak (uncredited) |
 | Bobby Watson als Little Neighbor (uncredited) |
| Eric Wilton als Ship's Officer (uncredited) |
| John Ford | Director |
| Samuel Goldwyn | Producer |
| Hugh Bennett | Editor |
| Robert McIntyre | Casting |
| Richard Day | Set Decoration |
| Ray June | Director of Photography |
| Alfred Newman | Original Music Composer |
| Arthur Hornblow Jr. | Executive Producer |
| Sinclair Lewis | Novel |
| Sidney Howard | Screenplay |
| Herbert Sutch | Assistant Director |
| Richard Day | Settings |
| Jack Noyes | Sound |
| Samuel Goldwyn | Presenter |
| Alfred Newman | Music Director |
| Ray Heindorf | Orchestrator |
