特別機動捜査隊
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立石班
ソフト帽がトレードマークの立石主任を筆頭とした作品当初のチーム。最初の部長刑事だった妹尾はスタートから5ヵ月で降板、橘が部長刑事を引き継ぎ荒牧が加入。やがて内藤が降板し岩井田の加入によってメンバーは固定される。その後松山が加入し、長らくはこのメンバーに落ち着いた。その間、藤島班メンバーとの混成や新刑事＋オリジナルメンバーによる別チームなども編成された。紳士的なチームの印象が強いが、末期ではメンバー間の内部対立が頻繁化するようなる。
立石主任：波島進（班長・1-498話、112話以降は藤島班・三船班と交代もしくは合同で出演）

関根部長刑事：伊沢一郎

妹尾部長刑事：佐原広二

橘刑事：南川直（24話以降部長刑事に昇格）

南川部長刑事：菅沼正

畑野刑事：宗方勝巳

荒牧刑事：岩上瑛

笠原刑事：伊達正三郎

大村刑事：森山周一郎

森田刑事：北原隆

佐久間刑事：生井健夫

田宮刑事：宮川洋一

桃井刑事：轟謙二

内藤刑事：巽秀太郎

村上刑事：小嶋一郎

香取刑事：綾川香

岩井田刑事：滝川潤

松山刑事：松原光二

山崎刑事：高島英志郎→高島弘行→高島新太郎

石山刑事：石山克己

住吉刑事：住吉正博

石原刑事：吉田豊明

山口刑事：山口暁
藤島班
141話より登場。元々は波島進のスケジュールの都合から主任の代役を立てたのをきっかけに設定された。個性あるたたき上げの刑事たちによる人情味溢れた捜査手法が持ち味となった。立石班の俳優陣が東映役者チームなのに対し、こちらの初期のメンバーは新東宝出身が占めていた。イレギュラーという扱いであるためメンバーの変動が著しく、スタッフもそれを把握していなかったのか、最初期では役者が代わる、別の刑事役で出るといったケースが目立った。資料によると主任の初登場は112話となっているが、いかなる形での登場かは不明。また1967-68年の間、中山昭二が『ウルトラセブン』出演であまり番組に顔を出すことができなくなったため、班所属の一部の刑事たちは立石班に回されていた。一方では長らく姿を消していた内藤や立石別チームの新規刑事3人を班のメンバーとして迎え入れている。
藤島主任：中山昭二（班長、303話以降は捜査二係長もしくは捜査三係長兼任の設定だったがOPクレジットは捜査一係長・112-497話、立石班・三船班と交代もしくは合同で出演。）

関根部長刑事：伊沢一郎

橘部長刑事：南川直

南川部長刑事：菅沼正

荒牧刑事：岩上瑛

笠原刑事：伊達正三郎

小杉刑事：三島耕→柴田秀勝

佐伯刑事：三島耕

大村刑事：森山周一郎

久保田刑事：木川哲也→亀石征一郎

佐久間刑事：生井健夫

香取刑事：綾川香

桃井刑事：轟謙二

森田刑事：北原隆

佐野刑事：木川哲也

内藤刑事：巽秀太郎

村上刑事：小嶋一郎

岩井田刑事：滝川潤

山崎刑事：高島英志郎→高島弘行→高島新太郎

松山刑事：松原光二

石山刑事：石山克己

石原刑事：吉田豊明

神谷刑事：石山雄大

山口刑事：山口暁
三船班
増加しつつある凶悪犯罪への対処を目的に組織強化の一端として新たに創設された。番組8周年記念で初登場を果たすも、3か月のブランクののち1970年の年明けと共に本格始動。立石・藤島両班所属の刑事陣を一人で指揮をとるほどの活躍ぶりを発揮する。主任も含めたった2〜3人しか出演しない回があったり、特定の刑事にスポットを当てたりとそれまでの「特捜隊」のスタンスを打ち破る傾向の強いチームであった。立石・藤島班との混成チームを経て、関根、畑野、水木、石原、白石の布陣で固定されるも、その後も新メンバーの短期参加や高倉班との混成チームで凌いだ末、1974年からは関根、松木、畑野、水木、石原の布陣に落ち着いたが、作品終盤の1976年には関根が日高班異動に伴い戸川、水木に代わり佐田の若手2刑事が加わった。
三船剛主任：青木義朗（班長・413-800話、立石班・藤島班・高倉班・矢崎班・日高班と交代もしくは合同で出演）

関根部長刑事：伊沢一郎（ -760話、日高班へ異動）

荒木部長刑事：細川俊夫（506話のみ出演）

畑野刑事：宗方勝巳

荒木部長刑事：金井大

松木部長刑事：早川雄三

谷山部長刑事：和崎俊哉（784話、791話）

橘部長刑事：南川直

佐久間刑事：生井健夫

香取刑事：綾川香

田坂刑事：倉石功（705-707話、709話、736-739話）

荒牧刑事：岩上瑛

笠原刑事：伊達正三郎

森田刑事：北原隆

水木刑事：水木襄（501-780話）

内藤刑事：巽秀太郎

岩井田刑事：滝川潤

松山刑事：松原光二

山崎刑事：高島新太郎

石原刑事：吉田豊明

山口刑事：山口暁

白石刑事：白石鈴雄

浜田刑事：矢吹渡

片桐刑事：笠達也

鷲見刑事：柴田昌宏

村井刑事：北村晃一

椿刑事：山口嘉三

倉岡刑事：倉岡伸太朗

戸川刑事：一の瀬玲奈（762話- ）

佐田刑事：立花直樹（782話- ）

三宅刑事：三宅良彦（784話のみ出演）
高倉班
科学と理論をウリにした捜査チーム。当時の映画スターの相次ぐテレビ進出に便乗して60年代の東映時代劇映画の若手スターだった里見浩太朗を主任役に起用。結成時の刑事は立石・藤島両班元所属の刑事で構成されていた。また三船主任と入れ替わりで同班のチームも率いる時があった。末期でようやくメンバーが固定されたものの、里見の降板で松木をのぞく他のメンバーもフェードアウトしたが、735話で班そのものはまだ活動していたことが明らかになる。
高倉主任：里見浩太朗（班長・512話-646話、三船班と交代もしくは合同で出演）

関根部長刑事：伊沢一郎

畑野刑事：宗方勝巳

荒木部長刑事：金井大

松木部長刑事：早川雄三

荒牧刑事：岩上瑛

佐久間刑事：生井健夫

笠原刑事：伊達正三郎

森田刑事：北原隆

水木刑事：水木襄

桃井刑事：轟謙二

岩井田刑事：滝川潤

松山刑事：松原光二

石原刑事：吉田豊明

白石刑事：白石鈴雄

椿刑事：山口嘉三

浜田刑事：矢吹渡

片桐刑事：笠達也

鷲見刑事：柴田昌宏

日高刑事：日高吾郎
矢崎班
創設からメンバー全員が初登場のチームであり、平均年齢も若めである。日高班登場後は長期欠場しており、その間谷山と田坂が三船・日高両班に参加した。
矢崎主任：亀石征一郎（班長・654-801話、三船班・日高班と交代もしくは合同で出演）

谷山部長刑事：和崎俊哉

田坂刑事：倉石功

入江刑事：池田駿介（761-770話）

桂刑事：佐竹一男

岩下刑事：岩下健（654-702話）

保田刑事：船水進→船水俊宏（654-702話）

神谷刑事：山口暁→山口あきら（712話- ）

岩本刑事：萩原信二→萩原伸二（712-749話）

三宅刑事：三宅良彦（798話・801話）
日高班
三船班から異動した関根と高倉班末期のメンバーだった笠原・片桐(なお日高刑事は主任と名前が被るため田代刑事に変更)、そして所轄の婦警として度々番組に顔を出していた木塚という布陣でスタート。笠原・片桐降板後の末期は矢崎班の長期欠演で出番のなかった田坂を受け皿として加入させている。更に御木本という若手刑事も加入させている。
日高主任：葉山良二（班長・757-799話、三船班・矢崎班と交代もしくは合同で出演）

関根部長刑事：伊沢一郎

谷山部長刑事：和崎俊哉（785話、792話）

田坂刑事：倉石功（777話- ）

笠原刑事：伊達正三郎（ -775話）

田代刑事：日高晤郎

片桐刑事：笠達也（ -775話）

佐田刑事：立花直樹（785話、787話）

木塚由里刑事：藤山律子

御木本刑事：森哲夫（779話- ）
その他
金子係長：神田隆 

西本捜一係長：鈴木志郎 （500話まで） 

田中係長：山田禅二 （503話 - 801話） 

仲原鑑察医：仲原新二

科研員：北峰有二 

田川鑑識員：田川恒夫

上田鑑識員：上田侑嗣

新田鑑識員：新田五郎

水野鑑識員：田川恒夫→田川勝雄

西田鑑識員：西郷昭二→西郷隆

佐藤事務員：佐藤敏子

森事務員：森るみ子

高田事務員：田中正吾
毎朝新聞・村上記者：村上不二夫

総武日報・柴田記者：柴田秀勝

太陽新聞・上原記者：谷沢裕之