【秦奋】葛优 饰
在《非诚勿扰》中，葛优饰演一名具有“特殊才能”的“海归”，名叫秦奋。与《天下无贼》、《手机》里尝试新鲜造型不同，这次葛优饰演的秦奋在电影里和生活中他本人的造型几乎一模一样。光头，一件最简单不过的白色T恤，一条休闲裤，不需要专门的化妆师和服装师来打理。虽然外形朴素，但桃花运不断，接连几天都是跟美女相亲：先是在十三陵风景区，葛优扮演的“海归光棍”约见了一位身穿黑色套裙的年轻姑娘;在后海著名的荷花市场与胡可谈情后，又与一位长腿美女相约打羽毛球。
【天使集团投资人范先生】范伟 饰
相比葛优的朴素，范伟造型却颇具喜感，据北京同行透露，在一次拍摄范伟饰演的范先生早起后发生在餐桌边的情节中，他穿一身红白相间的条纹丝绸睡衣裤，桌上摆着豆浆、油条、小笼包等早点，饰演了一位有钱人，符合范式幽默。虽然范伟在《非诚勿扰》中的戏份不多，但却是非常关键的一个人物。正是他和秦奋的一笔交易，令秦奋的生活发生转变才导致发展出后面一连串的故事。
相声演员出身的范伟与赵本山是多年来春晚的黄金搭档。近年来，范伟频频涉足影视艺术创作，将相声和小品元素融合在一起形成独特的艺术风格。在影视剧中，范伟有大量脍炙人口的形象在坊间深入人心。在冯小刚导演的贺岁喜剧《手机》、《天下无贼》中，范伟亦有出色表演。《非诚勿扰》中，冯小刚、葛优、范伟喜剧铁三角再度出击。
【梁笑笑】舒淇 饰
曾经梦想当空姐的舒淇终于在冯小刚贺岁喜剧《非诚勿扰》中圆了少女时代的梦，穿上空姐制服的她扮演的是“大新华”航空公司的乘务长。据透露，她的角色名字“梁笑笑”直接取自华谊兄弟公司的一名员工。
此前，舒淇在《非诚勿扰》纯情版预告片中的悲伤面容令很多观众印象深刻，与经典冯氏贺岁喜剧在大家心中的印象也截然相反。据透露，这个角色的性格确实与葛优饰演的秦奋完全相反，秦奋大情大性、开心幽默，梁笑笑则沉浸在自己的世界中，很忧伤，是冯小刚喜剧片中前所未有的形象。
舒淇表示：“我有问小刚导演，角色叫梁笑笑，是不是听起来就要让人觉得很开心，本身性格也有比较开朗活泼的一面。小刚导演说，对，对，但内心是灰暗的。所以，我就用这个方法去抓角色的感觉。”
【已婚男人】方中信 饰
刚刚幸福成为父亲的方中信八十年代以模特出道，多年来一直以儒雅气质和纯熟演技深入人心，曾获得第五届华语电影传媒大奖最佳男主角。2007年更是凭借《又见一帘幽梦》中费云帆一角的优秀演出备受瞩目。方中信近年将演艺事业重心放在内地，仍然偏爱写实电影。
这个天秤座男人无法抗拒外面的感情诱惑，与笑笑纠缠不清，也认真的给过“三年后结婚”的承诺，但是对于基本宫天秤座来说，他内心的界限是分得很清楚的，老婆是老婆，情人是情人，所以，遇见了这样的一个男人，笑笑几番挣扎，最后也是无果而终。
【性冷淡女】车晓 饰
秦奋跑到海口相亲，遇到处女座新寡妇，她以前不知道丈夫每晚在哪里如今终于知道车晓了。秦奋与她谈起男女之性趣，她竖起一根手指，秦奋试探性的问“一月一次”，却得到了一个“一年一次”的答案。有些处女座的洁癖，不单是通常意义的洁癖，她们还有可能会有精神洁癖，因此而出现性冷淡。
【炒股达人】胡可 饰
由于刚刚在冯小刚(听歌)新片《非诚勿扰》中饰演“股票女”，胡可也小火了一把。
对话：
秦奋：像我这种低价抄底收进来的，你是准备长期持有呢？还是短线玩玩？
胡可：短线玩玩？你有那爆发力吗？只能长线拿着有当没有
【未婚妈妈】徐若瑄 饰
这是即徐若瑄地铁剧《背着你跳舞》后推出的最新力作，因为在近期作品《恋爱兵法》、《背着你跳舞》中的深刻演绎，和《云水谣》中的不俗表现而受到金鸡百花奖最佳女主角的提名，VIVIAN被内地、港台的媒体、观众一度追捧，甚至因其时尚帅气的特质被“V迷”们亲切冠以“V皇后”的头衔。这次《非诚勿扰》的首映定在了剧中葛优和徐若瑄的定情之处杭州，也可谓是别有用心。
剧中的徐若瑄与舒淇上演了一场针锋相对“争抢”葛优的好戏，由于徐若瑄档期问题，“葛大爷”也是毫无怨言的在杭州苦等三天为与徐若瑄进行“相亲”，并调侃到与美女相亲就是得等，可见其受重视的程度。刚结束其他工作赶来杭州与葛优相约的徐若瑄也是迅速进入状态，自然流露的表演令冯导对她大为赞赏，徐若瑄的出彩演技与极高的人气为该片制造了一大亮点。
【墓地推销员】何佳怡 饰
何佳怡饰演的墓地推销员以其独特的职业身份、浓重四川口音以及相亲的不纯动机显得极为特别，之后，葛优跟舒淇见面时围绕墓地推销员制造的笑料更让人难忘，“媳妇没娶成先买了块墓地”也成为该片经典语录之一。
【同性恋】冯远征 饰
电影《非常勿扰》上映后，冯远征扮演的爱上葛优的爱茉莉被观众评为影片中最受欢迎的角色。冯远征说，自从电影上映后，他的新麻烦也接踵而来，“甚至有同行问我说，你要没有爱茉莉的体验，怎么能演出这个人物来？”说到此，冯远征无奈地笑了笑。 冯远征说，演这个人物对他来说并不难，因为日积月累的生活观察让他早就对这类人物比较熟悉了：“我们身边都会有这样的人物，所以我在出演爱茉莉的时候也不用到处去问人家你这样是什么感受。”在爱茉莉的服装造型上，冯远征为化妆师出了不少主意，他请化妆师将小拇指涂成红色，而不大好粘的双眼皮索性将错就错粘成一大一小。