- Christian Bale Augustus Landor
- Harry Melling Cadet Edgar Allan Poe
- Gillian Anderson
- Lucy Boynton Lea Marquis
- Charlotte Gainsbourg Patsy
- Toby Jones Dr. Daniel Marquis
- Simon McBurney Capitán Hitchcock
- Timothy Spall Superintendent Thayer
- Robert Duvall Jean Pepe
- Charlie Tahan Cadet Loughborough
- Hadley Robinson Mattie
- Fred Hechinger Cadete Randolph Ballinger
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