- Jeanne Moreau
- Mata Hari / Margaretha Geertruida Zelle
- Jean-Louis Trintignant
- Le capitaine François Lasalle
- Claude Rich
- Julien le chauffeur
- Henri Garcin
- Gaston - l'amant de Mata-Hari
- Frank Villard
- Colonel Ãmile Pelletier / Legrand
- Albert Rémy
- Adam Zelle
- Georges Riquier
- Ludovic
- Hella Petri
- La baronne du Maine
- Nicole Desailly
- Charlotte - la bonne de Mata-Hari
- Carla Marlier
- Ernestine - l'autre bonne de Mata-Hari
- Jean-Marie Drot
- German Spy Chief
- Marcel Berbert
- Le détective qui piste Mata-Hari
- Georges Géret
- Soldier #2
- Henri Coutet
- Un soldat
- Charles Denner
- Soldier #1
- Max Desrau
- Un spectateur à l'Alcazar
- Van Doude
- Le policier à l'entrée de la banque
- Marie Dubois
- Marie - la jeune fille
- Yvette Etiévant
- L'infirmière sur le front
- Guy Fox
- Le gendarme qui conduit la voiture qui poursuit celle de Mata-Hari
- Ãdouard Francomme
- (uncredited)
- Marcel Gassouk
- Un policier
- Charles Lavialle
- (uncredited)
- Jean-Pierre Léaud
- Absalon
- Claude Mansard
- Le directeur de l'Alcazar
- Serge Rousseau
- (uncredited)
- Pierre Tornade
- (uncredited)
