- Eddie Redmayne Stephen Hawking
- Felicity Jones Jane Hawking
- Charlie Cox Jonathan Hellyer Jones
- Emily Watson Beryl Wilde
- Simon McBurney Frank Hawking
- David Thewlis Dennis Sciama
- Adam Godley Senior Doctor
- Harry Lloyd Brian
- Enzo Cilenti Kip Thorne
- Joelle Koissi Audience
- Raffiella Chapman Lucy Hawking (6 años)
- Charlotte Hope Philippa Hawking
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