Татьяна Самойлова
Роль главной героини исполнила выдающаяся актриса Татьяна Самойлова, на тот момент уже прославившаяся благодаря культовому фильму "Летят журавли" и провозглашенная "русской Одри Хепберн" из-за внешнего сходства. Великолепно сыгранный сложный характер Анны Карениной должен был лишь укрепить Самойлову на Олимпе выдающихся актрис, однако, по неизвестной причине, карьера Татьяны Евгеньевны замерла. Актриса так больше и не сыграла в кино ни одной главной роли. Татьяна Самойлова скончалась в 2014 году, в день своего 80-го юбилея.
Василий Лановой
Возлюбленного Анны Алексея Вронского, подарившего ей самое большое счастье в жизни, а затем разрушившего саму жизнь, сыграл талантливейший актер Василий Лановой. Эта роль стала одной из первых больших работ Василия Семеновича, после чего он на протяжении всех 52 лет был и остается востребованным актером театра и кино, обладателем множества творческих и государственных наград.
Николай Гриценко
Алексея Каренина, мужа Анны, воплотил на экране Николай Гриценко, на тот момент уже являвшийся Народным артистом СССР. На момент съемок в "Анне Карениной" карьера Николая Олимпиевича уже подходила к концу - после он появлялся лишь в малозаметных ролях, большую часть сил отдавая работе в театре. Актер скончался в 1979-м, на 67 году жизни.
Майя Плисецкая
Изюминкой фильма стало появление в роли Бетти Тверской, кузины Алексея Вронского, выдающейся балерины и примы Большого театра Майи Плисецкой. Ранее она появлялась на экране лишь в фильмах-балетах, киноконцертах и мюзиклах. Спустя семь лет после выхода фильма, в 1974 году Майя Михайловна вновь появилась в экранизации "Анны Карениной", только теперь уже в главной роли. Плисецкая скончалась 2 мая 2015 года, всего несколько месяцев не дожив до 90-го дня рождения.
Юрий Яковлев
Один из величайших советских актеров Юрий Яковлев исполнил роль Стивы Облонского, родного брата главной героини. Роль не стала переломной для Юрия Васильевича - как до нее он пользовался успехом у режиссеров, появляясь в главных ролях и больших картинах, так и после. В 1973 году он сыграл в одном из лучших своих фильмов "Иван Васильевич меняет профессию", а в 1976-м получил звание Народного артиста СССР, навсегда закрепив за собой славу талантливого и выдающегося актера. Юрий Яковлев умер в 85-летнем возрасте, 30 ноября, 2013 года.
Ия Саввина
Жену Стивы, Долли Облонскую, сыграла Ия Саввина, актриса, наибольшую известность получившая как актриса МХАТа. Она активно снималась в кино и играла в театре до самой смерти в 2011 году. На момент кончины Ие Сергеевне было 75 лет.
Анастасия Вертинская
Роль Китти Щербацкой, сестры Долли и не состоявшейся невесты Вронского сыграла очаровательная и юная 23-летняя Анастасия Вертинская. Это была четвертая роль актрисы в кино, продолжающая череду классических романтических ролей актрисы - после Ассоль, Офелии и Гуттиэре в "Человек-Амфибия". После этого Анастасия Александровна снималась в кино, почти всегда играя заглавные или главные женские роли, но больший упор делала на театральные роли.
Выход "Анны Карениной" на экраны состоялся в том же году, когда актрисы вышла замуж за Никиту Михалкова. В 1970 брак распался. В настоящее время Анастасия Александровна периодически возвращается к актерству, попутно занимается ресторанами сына - Степана Михалкова и курирует его поваров.
Борис Голдаев
Роль Константина Левина, наиболее положительного персонажа романа, который был влюблен в Китти и в итоге добился ее руки, сыграл малоизвестный актер Борис Голдаев. Большую часть карьеры он посвятил работе в Театре на Таганке, а потому кинозрителю известен лишь по небольшим ролям. После 80-х годов Борис Васильевич оказался невостребованным, оставил карьеру, хотел начать бизнесом. В настоящее время неизвестно, чем занимается Голдаев. 22 апреля он отметит свой 82-й день рождения.
Лидия Сухаревская
Прославившаяся как актриса эпизода, Лидия Сухаревская и в Анне Карениной сыграла небольшую роль - своей тезки графини Лидии Ивановны. Фильм стал одним из последних в карьере актрисы - после него она появилась лишь в 5 картинах, затем сосредоточилась на театральной карьере. Сухаревская умерла в возрасте 82 лет, 11 октября 1991 года.
Василий Сахновский
Сильнее всех с момента выхода картины изменился, конечно, Василий Сахновский - на момент съемок ему было всего семь лет и он сыграл роль маленького Сережи Каренина, сына главной героини. Став старше, Василий Анатольевич продолжил актерскую карьеру, снимаясь в кино и играя в театре. Сцену 59-летний Сахновский оставил еще в 1991 году, в настоящее время снимаясь в телевизионных фильмах и сериалах. Его последней крупной работой стала роль Леонида Ильича Брежнего в фильме 2014 года "Палач".