Шерлок Холмс - Роберт Дауни мл.
Доктор Джон Ватсон - Джуд Лоу
Ирэн Адлер - Рэйчел МакАдамс
Джеймс Блеквуд - Марк Стронг
Инспектор Лестрейд - Эдди Марсан
Миссис Хадсон - Джеральдин Джеймс
Мэри Морстен - Келли Райлли
Мадам Симза - Нуми Рапас
Профессор Джеймс Мориарти - Джаред Харрис
Майкрофт Холмс - Стивен Фрай
Себастьян Моран - Пол Андерсон