ファンが最も固唾をのんで見守っていたのが、メインキャストの配役である。高校生探偵・工藤新一役には、今まさに国内外で圧倒的な評価を得ている実力派若手俳優が抜擢された。彼の持つシャープな知性と、どこか不敵な笑みが新一のイメージそのままだと、オーディション段階から絶賛の声が上がっていたという。
一方、ヒロインの毛利蘭役には、可憐さと芯の強さを併せ持つ女優が起用された。劇中で披露される空手の本格的なアクションシーンのために、半年前から過酷な武術トレーニングを積んだという。CGに頼らない生身のアクションが見どころの一つとなるだろう。