Les principaux acteurs de Les Papillons noirs sont Alice Belaïdi, Alyzée Costes, Axel Granberger, Bert Haelvoet, Brigitte Catillon, Clara Blanchet, Henny Reents, Lola Créton, Marie Denarnaud, Mélian Guillermo, Nicolas Duvauchelle et Niels Arestrup.