伊藤隆大を語るうえで外せないのが、実兄であり同じく名俳優として第一線で活躍する伊藤淳史との関係性です。幼い頃から互いを認め合い、芸能界という厳しい世界で切磋琢磨し合ってきた二人の絆は、業界内でも広く知られていました。
その絆がお茶の間に鮮烈な印象を与えたのが、社会現象を巻き起こしたドラマ『電車男』（2005年）での兄弟共演です。主演として主人公・山田剛司をひたむきに演じた伊藤淳史に対し、伊藤隆大はネット掲示板の住人である高校生役として出演。直接顔を合わせるシーンは限られていたものの、作品を支える重要なピースとして兄弟そろってヒットに貢献しました。
プライベートでも非常に仲が良く、兄の背中を追いかけながらも、一人の独立した表現者として互いを深くリスペクトし合っていた関係性は、多くのファンの心を温めました。
