Vo filme Diagnóza smrti hrajú Rudolf Hrušínský (major Kalaš), Drahomíra Hofmanová (Linhartová), Alexandra Gasnárková (Marková / Valentová), Vilém Besser (poručík Martinec), Zdeněk Ornest (dr. Zíbrt), Jiří Wohanka (Linhart), Jan Pohan (praporčík), Zdeněk Martínek (prof. Kovanda), Vítězslav Jandák (Ivan Vajner), Blanka Hlavová (sestra Marie), Petr Čepek (Bártl), Jana Andresíková (sestra Milada), Marie Marešová (Velešová), Stanislav Litera (příslušník VB), Radvana Havelková (), Jiří Žák (), Zoja Oubramová (), Jana Henžlová (), Věra Bartůňková (), Miloslava Dudranová (), Ludmila Plívová (), Marcela Stoklásková (), Milada Ježková (), Svatava Smoláková (), Vladimír Ptáček (), Karel Nonner (), Jaromír Šnajdr (), Josef Havel (), Vlastimil Čaněk (), Jiřina Bílá (), Karel Vavřík (), Andrea Bevelaguová (), Jiří Havlík (), Karel Smrž (), Zdeněk Hrdlička (), Václav Hrůza (), Stanislav Šmíd (), Gustav Vondráček (), Jaroslav Hostička (Doctor), Ivan Vaněk (Doctor), Jiří Holeček ().