Willem Dafoe (Vincent van Gogh), Rupert Friend (Theo van Gogh), Oscar Isaac (Paul Gauguin), Mads Mikkelsen (Priester), Mathieu Amalric (Dr. Paul Gachet), Emmanuelle Seigner (Madame Ginoux), Niels Arestrup (Verrückte), Frank Molinaro (Henri de Toulouse-Lautrec), Anne Consigny (Lehrer), Vincent Perez (Direktor), Amira Casar (Johanna van Gogh), Lolita Chammah (Mädchen auf der Straße), Stella Schnabel (Gaby), Vladimir Consigny (Doktor Felix Ray), Arthur Jacquin (René), Laurent Bateau (Joseph Roulin), Solal Forte (Gaston), Vincent Grass (Cafébesitzer), Thierry Nenez (Angestellter Hôtel de la Gare), Alexis Michalik (Künstler-Tambourin), François Delaive (Künstler-Tambourin), Nicolas Abraham (Künstler-Tambourin), Manuel Guillot (Künstler-Tambourin), Victor Pontecorvo (Bauernsohn), Alan Aubert (Albert Aurier), Clément Paul Lhuaire (Emile Bernard), Didier Jarre (Asylwächter), Johan Kugelberg (Chirurg), Montassar Alaya (Zouave)