Comme souvent chez
Pascal Thomas, le casting du
Grand appartement est riche en personnalités venues de tous horizons... et en surprises. Si les trois rôles principaux sont tenus par des nouveaux venus dans son univers (
Laetitia Casta,
Mathieu Amalric et
Pierre Arditi), on note la présence d'un vieux complice du cinéaste,
Maurice Risch, vu dans
Nono Nénesse,
Un oursin dans la poche,
Mercredi, folle journée ! et
Mon petit doigt m'a dit. Dans ce dernier film, le cinéaste avait offert à
Pierre Lescure son premier rôle au cinéma, celui d'un commissaire débonnaire. L'ancien patron de Canal + travaille cette fois dans une brasserie située rue... Rousselet (faut-il y voir une malicieuse allusion à André Rousselet, l'ancien patron de la chaîne cryptée ?).
François Morel, qui fait une apparition-clin d'oeil en automobiliste bougon, joue le rôle de l'inspecteur dans
L'Heure zéro, le film tourné par Pascal Thomas juste après
Le Grand appartement. Figurent également au générique de grands noms du cinéma et du théâtre français (
Gisèle Casadesus,
Bernard Verley ainsi que deux fameux acteurs-réalisateurs,
Cheik Doukouré (auteur du
Ballon d'or) et
Noémie Lvovsky.