冯绍峰、林更新三名年轻人担任主演，虽然敲定时三人都不红，徐克也都不认识，但陈国富坚持认为这样选角可以降低薪酬保证投资尽可能用在制作上。徐克表示，跟他关系很好的一些年轻演员都很想演狄仁杰，“但也许我跟他们太熟了，我想再找一个比较不一样的狄仁杰”。台湾演员赵又廷得到陈国富的推荐饰演狄仁杰，徐克认为赵又廷具有知识分子的气质，又是很接近生活中的人，比较符合徐克心目中狄仁杰的形象。主演赵又廷表示饰演这个角色很有挑战性，他的“青春版”狄仁杰与刘德华版有很大区别，“和那个一出场就处处完美的狄仁杰不同，初到大理寺的狄仁