Johnny Depp vai John Dillinger
Christian Bale vai Đặc vụ Melvin Purvis
Marion Cotillard vai Billie Frechette
Jason Clarke vai "Red" Hamilton
Stephen Graham vai "Baby Face" Nelson
Stephen Dorff vai Homer Van Meter
Billy Crudup vai J. Edgar Hoover
Stephen Lang vai Đặc vụ Charles Winstead
David Wenham vai Harry "Pete" Pierpont
James Russo vai Walter Dietrich
Michael Vieau vai Ed Shouse
Spencer Garrett vai Tommy Carroll
Christian Stolte vai Charles Makley
Channing Tatum vai Charles "Pretty Boy" Floyd
Adam Clark vai Sport
Branka Katic vai Anna Sage
Giovanni Ribisi vai Alvin Karpis
John Ortiz vai Phil D'Andrea
Domenick Lombardozzi vai Gilbert Catena
Lili Taylor vai Lillian Holley
Michael Bentt vai Herbert Youngblood
Peter Gerety vai Louis Piquett
Leelee Sobieski vai Polly Hamilton
Don Frye vai Đặc vụ Clarence Hurt
Rory Cochrane vai Đặc vụ Carter Baum
Madison Dirks vai Đặc vụ Warren Barton
Rebecca Spence vai Doris Rogers
Richard Short vai Đặc vụ Sam Cowley
Randy Ryan vai Đặc vụ Julius Rice
Adam Mucci vai Đặc vụ Harold Reinecke
Shawn Hatosy vai Đặc vụ John Madala
Kurt Naebig vai Đặc vụ William Rorer
John Hoogenakker vai Đặc vụ Hugh Clegg