* Алексей Серебряков — Твердохлебов Василий Степанович, командир штрафного батальона
    * Юрий Степанов — Глымов Антип Петрович, бывший вор в законе, позже — ротный (командир роты) в батальоне
    * Роман Мадянов — майор Харченко, начальник особого отдела
    * Юрий Шибанов — Павел Бурыкин
    * Павел Деревянко — Цыпа
    * Николай Мачульский — Хорь, «Амба, Витюня, отбегался»
    * Анна Асташкина — жена комдива
    * Александр Баширов — Алексей Шустров, «Стира», опытный шулер
    * Евгений Березовский — майор СС
    * Лев Борисов — дед Зои
    * Алексей Жарков — генерал-майор Илья Григорьевич Лыков
    * Илья Коврижных — Савелий Цукерман
    * Полина Кутепова — Катерина
    * Андрей Мерзликин — капитан Вячеслав Бредунов
    * Дарья Мороз
    * Иван Моховиков — Виктор Редькин
    * Дмитрий Назаров — Отец Михаил (Менделеев Тимофей Александрович)
    * Юлия Сёмина — Вера Твердохлебова
    * Владимир Скворцов — Артём
    * Андрей Смоляков — командир роты Фёдор Баукин
    * Виктор Супрун — гармонист Шлыков
    * Максим Коновалов
    * Александра Чичкова — медсестра Галина
    * Надежда Маркина — хозяйка
    * Ольга Калашникова — медсестра Света
    * Владимир Кашпур — «Зимянин»
    * Кирилл Плетнёв — Дубинин
    * Тимофей Трибунцев — Чудилин
    * Алексей Пушкин — капитан Александр Владимирович Сазонов
    * Максим Литовченко — Виктор Кобылко
    * Владимир Капустин — Георгий Точилин
    * Михаил Еремеев — Родянский
    * Александр Никифоров — Анатолий Петрович Муранов
    * Владимир Топцов — полковник Иван Иванович Телятников
    * Сергей Цепов — Оглоблин
    * Сергей Перелыгин — Семён Яковлевич Дронский
    * Максим Дрозд — Степан Булыга
    * Владимир Яворский — Юрий Григорьевич Балясин, ротный
    * Наталья Ишутина — Зоя
    * Грегори-Саид Багов — начальник особого отдела генерал-майор Чепуров
    * Владимир Приезжев — Рябинин
    * Алексей Горячев — следователь капитан Курыгин
    * Михаил Дементьев — шофер Толян
    * Тагир Рахимов — Мустафа Кулегенов
    * Давид Хугаев — Идрис Ахильгов
    * Анатолий Горячев — подполковник Зубарев
    * Дмитрий Медведев — немецкий солдат, пивший с Глымовым
    * Михаил Крылов — Степан Шутов
    * Василий Мищенко — Родион Светличный
    * Алексей Ошурков — ротный Шилкин Сергей Викторович
    * Олег Валкман — вор Мирон
    * Шота Гамисония — Вахтанг Микеладзе
    * Ольга Дегтярёва — Катюша
    * Николай Исаков
    * Надежда Каменькович — Надежда, дочь Катерины
    * Иван Лапин — переводчик
    * Александр Мякушко — Пётр Воскобойников
    * Андрей Невраев — начальник учебных курсов, лейтенант
    * Александр Цуркан — зек Семён Дрожкин
    * Ирина Карева — старшая медсестра
    * Кирилл Бурдихин — пленный красноармеец
    * Григорий Багров — штрафник Журавль
    * Михаил Лукашов — Валерий Шальнов
    * Андрей Тубелис — пленный красноармеец
    * Игорь Мещерин — немецкий полковник
    * Георгий Шахет — военный врач в госпитале
    * Валентин Варецкий — немецкий генерал
    * Дмитрий Лямочкин — Лапиков
    * Максим Зыков — пленный красноармеец
    * Михаил Самохвалов — подполковник, начальник тюрьмы
    * Виталий Зикора — врач-хирург
    * Николай Точилин — полковник, начальник разведки
    * Иван Тимченко — Степан
    * Геннадий Подшивалов — старшина в госпитале
    * Кирилл Болтаев — Андрей Рубашкин
    * Василий Дахненко — капитан Генрих Бенхов, пленный немецкий офицер"
    * Дмитрий Бобров — комбат Головачёв Андрей Сергеевич
    * Леонид Громов — следователь капитан Сычёв
    * Александр Чернявский — капитан НКВД
    * Мария Шашлова — Маша
    * Евгений Косырев — повар с перевязаной головой
    * Денис Курочка — пленённый немецкий солдат
    * Юрий Пономаренко — старший лейтенант артиллерии
    * Евгений Сологалов — майор Андрей Александрович

    * Автор сценария: Эдуард Володарский
    * Режиссёр: Николай Досталь
    * Оператор-постановщик: Алексей Родионов
    * Оператор:
    * Художник-постановщик: Алим Матвейчук
    * Композитор: Алексей Шелыгин
    * Звукорежиссёр:
    * Монтаж:
    * Художник-гримёр:
    * Продюсер: Николай Досталь
    * Водитель: Игорь Макаров

Телесериал был отмечен на следующих конкурсах и фестивалях:
     * Финалист конкурса ТЭФИ-2005 в пяти номинациях.
    * Победитель конкурса ТЭФИ-2005 в номинации «Телевизионный художественный сериал».
    * Лучший телевизионный художественный фильм, награда «Золотой меч», II международный фестиваль военного кино им. Ю. Н. Озерова, 2004 год.
    * Лучший сценарий к фильму, II международный фестиваль военного кино им. Ю. Н. Озерова, 2004 год.
    * Исполнение главной роли, диплом жюри, II международный фестиваль военного кино им. Ю. Н. Озерова, 2004 год.
Зрительские рейтинги:
    * КиноПоиск.ru: 8.014 из 10-ти, 1068 голосов.
    * RUSKINO.RU: 3.404 из 6-ти, 23636 голосов.
    * IMDb: 8.3 из 10-ти, 272 голоса.

Фильм вызвал нарекания, как искажающий историческую действительность. В нем присутствуют множественные фактические и исторические ошибки:
* В реалии подразделения, показанного в фильме, не могло существовать. В штрафном батальоне не могли воевать уголовники, священнослужители, бывшие военнопленные, провинившиеся рядовые бойцы и т. д., как это показано в фильме. Согласно приказу Народного комиссара обороны СССР № 227 от 28 июля 1942 года, в штрафные батальоны направлялись только военнослужащие офицерского состава всех родов войск, провинившиеся в нарушении дисциплины по трусости или неустойчивости. После отбытия положенного им срока (не более 3-х месяцев), в случае получения тяжелого или средней тяжести ранения, а также за проявленный в бою личный героизм они восстанавливались в звании и отправлялись обратно в свои части. Военнослужащие рядового и сержантского состава отбывали наказание отдельно от офицеров в штрафных ротах.
* Штрафные подразделения были военным аналогом мест лишения свободы (военной пенитенциарной системы), комплектовались исключительно осужденными, и православный священник никак не мог добровольно вступить в ряды штрафного батальона. Как любое учреждение пенитенциарной системы, штрафные подразделения имели конвойную охрану, передвижение осужденных строго контролировалось. Грубо говоря, штрафбаты и штрафроты были военными тюрьмами, где отбывали срок осужденные военнослужащие.
* По этой же причине боец штрафбата не мог уйти незамеченным в самоволку.
* Так же невозможна была посылка любых штрафников за линию фронта для захвата языка.
* Осужденные к отбыванию срока наказания в штрафных батальонах (не более трех месяцев) после полученного ими ранения и госпитализации возвращались в свою часть как отбывшие наказание. Возвращение их в штрафной батальон даже на добровольной основе было невозможно.
* Персонаж А. Серебрякова Василий Твердохлебов на самом деле не мог командовать штрафным батальоном. Такими подразделениями командовали только кадровые офицеры. Такое можно допустить, если бы он сам, провоевав в штрафбате на правах рядового, был бы потом реабилитирован и восстановлен как офицер. Также в фильме должности командиров рот были укомплектованы штрафниками, в то время, как на самом деле все офицерские должности в штрафбате, начиная от командира взвода и выше комплектовались кадровыми офицерами. Впрочем, в фильме неоднократно упоминается, что назначение командиров из числа штрафников — это нарушение устава, вынужденное из-за нехватки кадровых офицеров. Однако на самом деле командиры в штрафных частях имели большее денежное довольствие, нежели в обычных подразделениях, для получения очередного звания им требовалась вдвое меньшая выслуга, каждый месяц службы в штрафном подразделении засчитывался за 6 и т.д. (п.п.5,6,7,8 "О постоянном составе штрафных батальонов" "Положения о штрафных батальонах Действующей армии"). Вследсвие этого штрафные части не испытывали недостатка в командном составе. Более того, командование явно и грубо нарушавшее Устав и положения само должно было оказаться в штрафбате на правах штрафников.
* В фильме на командные должности в штрафбате назначает "тройка" в составе командира дивизии, политрука дивизии и начальника особого отдела. Так же на протяжении всего фильма штрафбат находится в распоряжении командира дивизии. Однако же согласно "Положению о штрафных батальонах и штрафных ротах" командный состав штрафбатов назначался приказом по фронту, командиры штрафных рот - приказом по армии. Во временное распоряжение частям штрафные батальоны придавались приказом военного совета фронта, штрафные роты - приказом военного совета армии.
* По сюжету фильма не ясно — имел ли штрафной батальон структуры управления. Ни в одном из эпизодов не видно начальника штаба батальона, работников штаба и управления, политических работников (которые должны были иметь место по штату штрафбата как воинской части и комплектовались кадровыми офицерами). План предстоящих операций Твердохлебов разрабатывает лично, совместно с тремя командирами рот из числа штрафников.
* Штрафные подразделения имели вооружение по штатам стрелковых частей, любое использование нештатного оружия (как то немецких МП-40) было запрещено, за исключением подобранного в бою и использующегося в процессе самого боя (Полевой Устав РККА). По окончании боя такое оружие сдавалось как трофейное.
* Штрафные подразделения во Второй мировой войне впервые были сформированы не в СССР, а в немецкой армии.
* В титрах последней серии показывается список штрафных подразделений, однако не указывается, что все приведенные подразделения существовали не одновременно. В течение года как правило существовало 8 — 12 штрафных батальонов и около 250 штрафных рот.

    * В последней серии, когда штрафбат отбивает окопы у немецких солдат, и непосредственно перед видением в небесах образа Богоматери, один из босоногих павших фашистов на крупном плане шевелит пальцами ноги.
    * Половину фильма комбат Твердохлебов носит ремни снаряжения задом наперёд.
    * В том эпизоде, где православный священник читает Библию своим боевым товарищам, ясно видно, что это издание Американского библейского общества, которое впервые вышло в свет в 1947 году, и во времена, описываемые в сериале, заведомо не могло быть использовано.

В личном звонке режиссёру телесериала «Штрафбат» Николай Губенко сказал, что несмотря на некоторые идеологические и политические претензии к сценарию, он считает, что это памятник русскому солдату.
Российский военный историк, доктор исторических наук Махмут Гареев подверг телесериал критике:
«Такие фильмы, как „Штрафбат“ — это своеобразный политический, идеологический заказ. Надо вдолбить в головы современной молодёжи, что Победу ковали не маршалы Жуковы и рядовые Матросовы, а уголовники, и тем самым если не умалить, то определенным образом принизить её значение в умах нынешнего поколения.»
Кроме этого, доктор Гареев отмечает в телесериале ряд исторических ошибок и неточностей: «в штрафбате никаких уголовников, равно как и политических заключенных просто не могло быть. Из уголовников формировали штрафные роты. Командовали штрафными подразделениями только кадровые офицеры. <…> Все штрафные подразделения составляли не более 1,5 % от всей численности действующей армии».

В других критических статьях можно встретить идеологическое обвинение сериала в том, что он «старательно протаскивает мысль, что штрафники-де „выиграли войну“», однако в самом сериале эта мысль нигде впрямую не озвучена, и лишь в финальных титрах, когда идет перечисление всех штрафных подразделений принимавших участие в Великой Отечественной войне, у несведущего зрителя может создаться неверное впечатление, что все эти подразделения существовали и воевали одновременно.