* Hal Linden som Captain Barney Miller: Den snälla men ofta förbittrade kaptenen på 12:e distriktet.
* Maxwell Gail som sergeant Stanley "Wojo" Wojciehowicz: Den älskvärda, något odugliga och alltid entusiastiske officeren.
* Ron Glass som sergeant Ron Harris: Den stoiske, intelligenta och ofta sarkastiske officeren.
* Abe Vigoda som detektiv Phil Fish: Den cyniske, griniga och ofta opålitlige detektiven.
* Jack Soo som detektiv Nick Yemana: Den kortlynte, men ändå insiktsfulla och välmenande detektiven.
* James Gregory som löjtnant Arthur Dietrich: Den stränga och ofta stela överordnade officeren till kapten Miller.
* Barbara Barrie som Officer Elizabeth "Liz" Miller: Den enda kvinnliga officeren och en kapabel polis med torr humor.
* Gregory Sierra som Officer Miguel "Chano" Amenguiano: Den energiske, ibland kluriga och ofta komiska latinamerikanska officeren.
Showen innehöll också ett antal återkommande karaktärer, inklusive:
* David Graf som Officer Michael "Sweety" Sweet: Den töntiga, lättskrämda officeren som ofta hamnade i trubbel.
* Janet DuBois som Officer Janet Harris: Den ofta sarkastiske och cyniske officeren som introducerades under den fjärde säsongen.
* Stephen Collins som detektiv Norman "Norm" Harris: Ron Harris yngre bror och partner, som dök upp under de senare säsongerna.
Ensemblebesättningen av Barney Miller var känd för sin kemi och den kvicka, observerande humorn i showen.