Роль Сергея Тюленина играл Сергей Гурзо, Ивана Земнухова — Борис Битюков, Володи Осьмухина — Вячеслав Тихонов, Анатолия Попова — Георгий Юматов, Любки Шевцовой (вторая по значимости женская роль, а в некотором роде и первая, поскольку для зрителя неизбежно возникал контраст между характерами и манерой поведения двух главных героинь — Громовой и Шевцовой) — Инна Макарова… Путёвкой в жизнь стала «Молодая гвардия» и для многих других молодых актёров, в том числе Людмилы Шагаловой, Виктора Авдюшко, Тамары Носовой… Более опытным, но в то же время не подходившим по возрасту на главные роли артистам тоже достались достаточно яркие и колоритные роли второго плана. В частности, жена Герасимова Тамара Макарова сыграла мать Олега Кошевого Елену. Роль коммуниста Андрея Валько, замученного фашистами, досталась Сергею Бондарчуку, в прошлом — земляку Нонны по Ейску, чьим дерзким поведением в школе пугали её некогда педагоги. Сам Бондарчук впоследствии признавался, что почему-то был изначально уверен: роль Валько будет поручена ему, и никому другому. Кстати, съёмки в «Молодой гвардии» отразились и на личной жизни актёра. Здесь завязался его роман с Инной Макаровой, которая через некоторое время стала второй женой Бондарчука (от первой жены у него уже был сын). Поначалу Сергей показался юной студентке — исполнительнице роли Любки Шевцовой — слишком старым, хотя ему было в это время только 27 лет. Впрочем, за его плечами уже была война, из-за которой он и позже других своих однокурсников поступил в институт… Забегая вперёд, скажем, что супруги прожили вместе десять лет, хотя сами считали свой брак несколько странным — виделись весьма редко, так как оба были востребованы в кино, постоянно находились на съёмках (в киноэкспедициях, как тогда говорили) в разных городах. К чести обоих, расставание произошло без каких-либо ссор и скандалов. А через некоторое время (в 1959 году) Бондарчук женился на актрисе Ирине Скобцевой.
Нельзя не сказать особо о роли, которая выпала Евгению Моргунову. Это впоследствии он прославился как яркий комедийный актёр благодаря съёмкам в фильмах Леонида Гайдая в составе неизменной троицы (Трус, Балбес и Бывалый) вместе с Юрием Никулиным и Георгием Вициным. Хотя если присмотреться внимательнее, то из комедийной троицы именно Бывалый-Моргунов отличается повадками матёрого уголовника, а в его комическом поведении нет-нет да проскользнёт некая зловещая нотка, мрачноватая интонация. Судя по всему, Герасимов подметил способность актёра сыграть именно такого, отрицательного персонажа, когда поручил Моргунову роль предателя Стаховича. Хотя актёрское дарование Евгения было шире предложенного ему амплуа, и недаром поначалу Герасимов намечал его на роль Сергея Тюленина. Однако Фадееву более понравился в этой роли Сергей Гурзо, и писатель сумел настоять на своём.
