Før Matt Smith fikk rollen som Doctor Who, gjorde han en prøvespilling for rollen som Dr. Watson. Benedict Cumberbatch ble valgt for rollen som Sherlock Holmes etter at serieskaperne Steven Moffat og Mark Gatiss så prestasjonen hans i (2007). De syntes han så ut som den perfekte Holmes. Mellom filmingen av sesong 1 og 2 ble Cumberbatch og motspiller Martin Freeman begge castet i Peter Jacksons -filmer. Freeman spilte hovedrollen Bilbo, mens Cumberbatch stod for motion capture og stemmen bak både dragen Smaug og Necromancer. Cumberbatch leste alle bøkene av Arthur Conan Doyle som forberedelse til rollen.