Прототип героя фильма — действительно бывший разжалованный лётчик, приговорённый в 1942 году к расстрелу — штурман 9-го гвардейского минно-торпедного полка авиации Северного флота майор Александр Ильич Скнарёв, в 1944 году посмертно ставший Героем Советского Союза.
Сергей Никоненко — Тимофей Морозов, матрос-моторист, затем стрелок-радист
Михаил Глузский — Александр Ильич Братнов, штурман, разжалованный в стройбат
Николай Гриценко — Савелий Петрович Фисюк, полковник
Николай Тимофеев — Кабаров, лётчик, майор
Геннадий Крашенинников — Игорь Гонтарь, лётчик
Борис Юрченко — Глебик, лётчик
Анхель Гутьеррес — Санчес, лётчик, испанец
Болот Бейшеналиев — Стёпа Овчинников, лётчик, старший лейтенант, хант
Вадим Захарченко — Семён Иванович Трунин, адъютант командующего
Павел Шпрингфельд — Николай Фёдорович Цыбулька, старшина
Алексей Алексеев — командующий
Николай Бармин — генерал
Леонид Харитонов — военный моряк на полярном аэродроме
Юрий Киреев — офицер пехотных войск, знакомый Братнова
Станислав Михин — лётчик
Светлана Харитонова — Клава, девушка, с которой лётчики познакомились на танцах в клубе
Майя Менглет — девушка, с которой лётчики познакомились на танцах в клубе
Даниил Нетребин — военный патруль в клубе на танцах
Николай Гладков — начальник штаба
Нина Зорская — врач в военном госпитале
Андрей Юренев — лётчик Комов
Герман Полосков — эпизод
Анатолий Соловьёв — эпизод
Лев Поляков — Том, американский моряк с перевязанной рукой
Сергей Торкачевский — американский моряк
Владимир Ферапонтов — американский моряк