《唐人街探案3》的主要演员有王宝强、刘昊然、妻夫木聪、托尼·贾、长泽雅美。
1、王宝强
王宝强饰演唐仁，王宝强是一位中国著名的喜剧演员，曾出演过《盲井》、《八角笼中》等多部影视作品，获得过金鹿奖、飞天奖、金鹰奖、金马奖、华鼎奖等多个奖项。他在唐人街探案系列中饰演唐仁，一个自称是“世界第一名侦探”的热血江湖人物，擅长打斗和耍嘴皮子，但也有着正义感和同情心。
2、刘昊然
刘昊然饰演秦风，刘昊然是一位中国年轻的实力派演员，曾出演过《最好的我们》、《妖猫传》、《北京爱情故事》等多部受欢迎的影视作品，获得过华鼎奖“中国最佳新人奖”，以及百花奖提名。他在唐人街探案系列中饰演秦风，是唐仁的远方外甥，说话结巴。喜欢侦探小说，偶像奎因。
3、妻夫木聪
妻夫木聪饰演野田昊，妻夫木聪是一位日本知名的实力派演员，曾出演过《东京家族》《恶人》《帅哥医生》等多部获奖的影视作品，获得过日本电影学院奖、东京国际电影节大奖等多个奖项。他在《唐人街探案3》中饰演野田昊，一个日本著名的私家侦探，有着高超的推理能力和丰富的经验，但也有着孤傲和自负的个性。
4、托尼·贾
托尼·贾饰演杰克贾，托尼·贾是一位泰国知名的动作明星，曾出演过《拳霸》、《叶问外传：张天志》、《速度与激情7》等多部动作电影，获得中国功夫·全球盛典最佳动作男演员。他在《唐人街探案3》中饰演杰克贾，是退役刑警，泰国第一名侦探，绰号“狂探”，能以一打十，与唐仁、秦风、野田昊组成亚洲侦探联盟解救小林杏奈并找出真相。
5、长泽雅美
长泽雅美饰演小林杏奈，长泽雅美是一位日本知名的实力派演员，曾出演过《行骗天下JP》、《求婚大作战》等多部影视作品，获得过日剧学院奖、日本电影蓝丝带奖等多个奖项。她在《唐人街探案3》中饰演小林杏奈，她是中日混血儿，父亲渡边胜是日本人，母亲林奈则是中国人，童年被亲生父亲渡边胜抛弃，母亲犯了偷盗罪入狱，并在狱中死去。
