Главные герои фильма 《В бой идут одни "старики"》

Леонид Быков — капитан (позже майор) Алексей Титаренко (он же «Маэстро»)
Сергей Подгорный — младший лейтенант Виктор Щедронов (он же «Смуглянка»)
Сергей Иванов — лейтенант (позже старший лейтенант) Александров (он же «Кузнечик»)
Рустам Сагдуллаев — младший (позже старший) лейтенант Сагдуллаев (он же «Ромео»)
Евгения Симонова — Маша Попова
Ольга Матешко — капитан Зоя Молчанова
Владимир Талашко — старший лейтенант Сергей Скворцов
Виктор Мирошниченко — майор Иван Ермаков, командир полка
Алексей Смирнов — механик Макарыч
Алим Федоринский — Алябьев
Вано Янтбелидзе — лейтенант (позднее капитан) Вано Кобахидзе
Александр Немченко — Иван Фёдорович
Вилорий Пащенко — Воробьёв
Юрий Саранцев — Василий Васильевич, командир авиадивизии
Валентин Макаров — начальник штаба полка
Леонид Марченко — Петя Савчук, лётчик 1-й эскадрильи
Борис Болдыревский — механик Сагдуллаева
Иван Реутов — механик Сергея Скворцова
Григорий Гладий — техник Александрова
Валентин Грудинин — полковник
Дмитрий Миргородский — комбат пехоты
Владимир Волков — секретарь парторганизации полка
Владимир Бродский — Колосов
Анатолий Юрченко — Соломатин
Александр Милютин — лётчик 1-й эскадрильи