『踊る大捜査線』は、当時まだ無名だった若手俳優や異分野のスターをゲスト・犯人役に起用したことでも知られています。連続ドラマ版の第2話で女子大生殺人事件の容疑者・山辺良和役を演じたのは、今や脚本家・映画監督・俳優としてトップを走る宮藤官九郎でした。狂気と気弱さが同居した演技は大きな話題を呼びました。
テレビシリーズ第9話で青島を刺した凶悪犯・鏡恭一を演じた稲垣吾郎の冷酷な美青年ぶりは、ファンの間で伝説の神回として語り継がれています。また、映画第1作『THE MOVIE』で猟奇殺人犯・日向真奈美を演じた小泉今日子の不気味な怪演、映画第2作『THE MOVIE 2 レインボーブリッジを封鎖せよ！』でスリ一家の長男を演じた神木隆之介（当時子役）など、豪華なキャスティングが随所に光ります。
さらに、映画第3作『THE MOVIE 3 ヤツらを解放せよ！』では、本庁の鳥飼誠一管理官役として小栗旬が出演。冷徹に組織の論理を振りかざす切れ者を見事に演じ切り、シリーズに新たな緊張感をもたらしました。
