 | Frank Sinatra als Joe E. Lewis |
 | Mitzi Gaynor als Martha Stewart |
 | Jeanne Crain als Letty Page |
 | Eddie Albert als Austin Mack |
 | Beverly Garland als Cassie Mack |
 | Jackie Coogan als Swifty Morgan |
 | Barry Kelley als Captain Hugh McCarthy |
 | Ted de Corsia als Georgie Parker |
 | Leonard Graves als Tim Coogan |
 | Valerie Allen als Chorine |
 | Hank Henry als Burlesque Comedian |
 | Sophie Tucker als Self |
 | Eric Alden als Doorman at the Copacabana (uncredited) |
 | Jerry Antes als Vegas Speciality Dancer (uncredited) |
 | Bill Baldwin als Radio Announcer (voice) (uncredited) |
 | Bobby Barber als Waiter (uncredited) |
 | Don Beddoe als Heckler at the Copacabana (uncredited) |
 | Russ Bender als Man in Hotel Suite (uncredited) |
 | John Benson als Hood (uncredited) |
 | Billie Bird als Ticket Seller / Cashier (uncredited) |
| Jan Bradley als Telephone Operator (uncredited) |
| Judith Bradshaw als Chorine (uncredited) |
 | Wally Brown als Las Vegas Heckler (uncredited) |
 | Paul Bryar als Heckler (uncredited) |
| Benny Burt als Taxicab Driver (uncredited) |
| Florine Carlan als Chorine (uncredited) |
| Fred Catania als Bouncer at Silver Door (uncredited) |
| James Cavanaugh als Burlesque Straight Man (uncredited) |
| Edith Clair als Nightclub Patron (uncredited) |
| Audrey Conti als Girl in Hotel Suite (uncredited) |
| Jimmy Cross als Jack (uncredited) |
| Jann Darlyn als Girl in Hotel Suite (uncredited) |
| Joseph Donte als Man in Hotel Suite (uncredited) |
| Phyllis Douglas als Chorine (uncredited) |
| Heidi Duval als Chorine (uncredited) |
 | Dick Elliott als Shaving Man (uncredited) |
| Shirley Falls als Flashy Blonde (uncredited) |
 | Franklyn Farnum als Nightclub Patron (uncredited) |
 | Darlene Fields als Chorine (uncredited) |
| Kathleen Gallant als Heckler's Wife (uncredited) |
| Paul Gary als Man in Hotel Suite (uncredited) |
 | H.W. Gim als Janitor (uncredited) |
| Mary Gleason als Girl on Chair (uncredited) |
| Regina Gleason als Girl in Hotel Suite (uncredited) |
| Joe Gray als Fighter (uncredited) |
| Reita Green als Chorine (uncredited) |
| Donna Jo Gribble als Chorine (uncredited) |
 | Kit Guard als Doorman at the Valencia (uncredited) |
 | John Harding als Johnny Allen (uncredited) |
| Maurice Hart als Man on Squawk Box (voice) (uncredited) |
| Ed Haskett als Casino Patron (uncredited) |
| Len Hendry als Heckler (uncredited) |
 | Bill Hickman als Hood with Knife (uncredited) |
 | Paula Hill als Chorine (uncredited) |
 | Harold Huber als Harry Bliss (uncredited) |
| Edward Ingram als Nightclub Patron (uncredited) |
| Dorothy Johnson als Nightclub Patron (uncredited) |
| Lorna Jordon als Waitress (uncredited) |
| Howard Joslin als Nightclub Patron (uncredited) |
 | Kenner G. Kemp als Elevator Operator / Man at Benefit (uncredited) |
 | Jack Kenney als Hotel Clerk (uncredited) |
 | Walter Woolf King als Mr. Page (uncredited) |
| Richard Kipling als Man at Craps Table (uncredited) |
| Lucy Knoch als Chorine (uncredited) |
| Joseph La Cava als Waiter (uncredited) |
| Estelle Lawrence als Nightclub Patron (uncredited) |
| Ned Le Fevre als Austin (voice) (uncredited) |
| Joanna Lee als Chorine (uncredited) |
 | Carl M. Leviness als Wedding Guest (uncredited) |
| Artie Lewis als Man in Hotel Suite (uncredited) |
| Audrey Lowell als Chorine (uncredited) |
| Mike Mahoney als Man at Benefit / Nightclub Patron (uncredited) |
| Helene Marshall als Girl in Hotel Suite (uncredited) |
| Leon Martin als Man in Hotel Suite (uncredited) |
| Thomas Martin als Casino Patron (uncredited) |
| Oliver McGowan als Judge (uncredited) |
| Dennis McMullen als Photographer (uncredited) |
| Ron McNeil als Cab Driver (uncredited) |
| William Meader als Man in Hotel Suite (uncredited) |
 | Sid Melton als Racetrack Runner (uncredited) |
| Paul Millard als Nightclub Patron (uncredited) |
 | Harold Miller als Nightclub Patron / Man at Benefit (uncredited) |
 | Frank Mills als Florist Truck Driver (uncredited) |
| Ralph Montgomery als Man in Hotel Suite (uncredited) |
| Pat Moran als Man at Craps Table (uncredited) |
 | Sol Murgi als Wedding Guest (uncredited) |
 | Forbes Murray als Nightclub Patron (uncredited) |
 | William H. O'Brien als Nightclub Patron (uncredited) |
 | George Offerman, Jr. als Elevator Starter (uncredited) |
| Alan Paige als Man in Hotel Suite (uncredited) |
| Murray Pollack als Casino Patron (uncredited) |
 | William Pullen als Letty's Husband (uncredited) |
| Mabel Rea als Chorine (uncredited) |
| Edna Ryan als Chorine (uncredited) |
| Paul Salata als Hood (uncredited) |
| Cosmo Sardo als Maitre D' (uncredited) |
 | Jeffrey Sayre als Elevator Passenger / Slot Machine Player (uncredited) |
| Jerry Sheldon als Casino Patron (uncredited) |
| Billy Snyder als Man in Hotel Suite (uncredited) |
| Ann Stebbins als Chorine (uncredited) |
 | Jack Stoney als Racetrack Patron / Football Game Spectator (uncredited) |
| Robert Strong als Waiter (uncredited) |
| Brick Sullivan als Wedding Guest (uncredited) |
 | Elliott Sullivan als Nightclub Patron (uncredited) |
| Kay Tapscott als Chorine (uncredited) |
| Harriette Tarler als Chorine (uncredited) |
| June Tolley als Girl in Hotel Suite (uncredited) |
 | Mary Treen als Heckler (uncredited) |
 | Ned Wever als Dr. Pierson (uncredited) |
| Dave White als Officer (uncredited) |
| Eric Wilton als Samuels (Letty's Butler) (uncredited) |
| Charles Vidor | Director |
| Art Cohn | Novel |
| Oscar Saul | Screenplay |
| Daniel L. Fapp | Director of Photography |
