演员方面,艾米·罗森饰演丹尼的母亲坎迪,想寻找他人来实现她的救赎之梦,阿曼达·塞弗里德饰演临床心理学家Rya,她面临着职业生涯中最具挑战性的病例,同时也在努力平衡作为单身母亲的生活,利奥·拉兹饰演丹尼的房东伊扎克,是其生活中的重要人物,詹森·艾萨克饰演杰克,是丹尼生父的朋友。电影《莫斯科行动》故事背景为上世纪90年代,因涉及到真实案件改编,且涉及年代、跨境等因素,为确保细节的真实性,主创研究海量资料。导演邱礼涛表示:“我是从90年代过来的,当时这个案件发生的时候很轰动。知道要拍这部电影时,也研究了很多资料,对这个案件我几乎已经成‘半个专家’了。”而编剧陈大明90年代初在俄罗斯亲身经历,更是为片中细节的充足和真实提供了保证。