《唐探3》的演员阵容包括以下几位主要角色及其扮演者：
1. 王宝强饰 唐仁。
2. 刘昊然饰 秦风。
3. 妻夫木聪饰 野田昊。
4. 托尼·贾饰 杰克贾。
5. 长泽雅美饰 小林杏奈。
6. 染谷将太饰 村田昭。
7. 铃木保奈美饰 川村芳子。
8. 浅野忠信饰 田中直己。
9. 三浦友和饰 渡边胜。
10. 尚语贤饰 KIKO。
11. 肖央饰 宋义。
12. 张子枫饰 思诺。
13. 邱泽饰 林默。
14. 张钧甯饰 IVY。
15. 陈哲远。
此外，电影在拍摄期间还在日本招募了群众演员，包括乘客、地勤人员、清洁人员、空乘人员等，以及法官、法警、狱警、旁听人员和记者等法庭戏份角色。