喜剧演员 曾志伟 饰演 吴师傅，是方世杰所在孤儿院的院长，也是他的功夫启蒙恩师之一。曾志伟以夸张的肢体语言和喜剧功底，为影片增添了诸多笑点，其与周杰伦的对手戏充满温情与趣味。
蔡卓妍阿Sa 饰演女主角 莉莉，性格活泼开朗，与方世杰在校园中相识，逐渐产生情愫。她的出现为影片入青春气息，成为推动剧情发展的重要角色。此外，王刚 饰演贪婪的篮球队老板 王标，作为反派角色，他与方世杰的冲突贯穿始终；黄渤 客串出演街头混混 黄律师，以一口方言和痞气十足的表演令人印象深刻；阎妮 则饰演莉莉的姐姐 妮师傅，擅长太极功夫，为方世杰的篮球之路提供助力。
影片还邀请到多位实力派演员友情客串，如 陈柏霖 饰演篮球队队长 萧岚，吴宗宪 饰演体育记者等，他们的加盟让角色群像更加丰富。值得一提的是，周杰伦的圈中好友刘畊宏、陈楚河等也在片中客串亮相，为电影增添了不少惊喜。
从主角到配角，《大灌篮》的演员阵容兼顾了票房号召力与表演实力，每位演员都为角色入了独特魅力。论是周杰伦的热血少年形象，还是曾志伟的喜剧担当，亦或是王刚的反派演绎，都成为影片成功的关键因素。演员们的默契配合，为观众呈现了一场热血与笑点交织的篮球盛宴。