Дэвид Денсик в роли последнего Генерального секретаря ЦК КПСС Михаила Горбачёва
Адам Нагайтис в роли пожарного Василия Игнатенко
Джесси Бакли в роли жены Василия Игнатенко Людмилы Игнатенко
Джаред Харрис в роли академика Валерия Легасова
Стеллан Скарсгорд в роли советского государственного и партийного деятеля Бориса Щербина
Сэм Тротон в роли начальника ночной смены четвёртого энергоблока Александра Акимова
Кон О'Нилл в роли бывшего директора Чернобыльской АЭС Виктора Брюханова

Эдриан Роулинс в роли главного инженера Николая Фомина
Пол Риттер в роли заместителя главного инженера по эксплуатации Чернобыльской АЭС Анатолия Дятлова
Ральф Айнесон в роли генерал-майора Николая Тараканова, командующего воинскими подразделениями ликвидаторов
Майкл Колган в роли министра угольной промышленности СССР Михаила Щадова
Судебный процесс
«Биороботы» на крыше энергоблока
Герои-водолазы украинец Алексей Ананенко и русские Валерий Беспалов и Борис Баранов