主角之一的扮演夜神月的藤原龙也是最早敲定的演员，他曾经主演过电影《大逃杀》，被导演金子修介称作是“既像漫画美少年那样俊美，又具演绎实力的演员。”对于要饰演集善与恶于一体、既是大学高材生同时又是杀人不“笔”软的“救世主”这样一个角色，藤原龙也坦言相比起L的古怪，夜神月并没有十分突出的脸部表情特征，就连同一种笑容也要做出百般含义。当藤原龙也被问到如果在现实生活中也拾到这样一本死亡笔记会否像主人公那样使用它时，他则认为夜神月追求的是一种过激的正义感，而这种以正义为名的行为并不好，如果在现实生活中拾到死亡笔记他是绝对不会使用的。

　　扮演剧中另一个主角L的是曾出演去年大热的连续剧《一公升的眼泪》的松山健一，这次是他第一次以主演身份登上大荧幕。为了更贴近原作中行为怪异却屡破奇案的天才L，松山健一在拍摄时特意画上眼线，并努力学习L的奇怪坐姿。对于原作，松山健一则认为它对于死亡以及正邪交界线的思考是其魅力所在。