《忠犬八公》的主演有馮小剛、陳沖、白舉綱、黃楚桐、錢波。
1、馮小剛
飾陳敬修。馮小剛，1958年3月18日出生於北京市大興區，祖籍湖南省湘潭市，中國內地導演、編劇、演員。1984年擔任劇情片《生死樹》的美術助理，從而進入電影圈。1985年在北京電視藝術中心擔任美工師。
2、陳沖
飾李佳珍。陳沖，1961年4月26日出生於上海市，華語影視女演員、電影導演，奧斯卡金像獎評委，好萊塢編劇家協會會員，畢業於上海外國語學院。1976年，因出演電影《青春》而嶄露頭角。
3、白舉綱
飾陳遠橋。白舉綱，1993年11月2日出生於四川省綿陽市江油市，中國內地流行樂男歌手、影視演員，畢業於四川師範大學音樂學院聲樂系2012級。2013年，參加湖南衛視選秀娛樂節目《快樂男聲》，獲得全國總決賽季軍，從而正式進入演藝圈。
4、黃楚桐
飾陳曉舟。黃楚桐，華語影視男演員，參演短片《恐鳥癥》、《秋天來客》。2023年3月31日，參演電影《忠犬八公》上映。
5、錢波
飾老馬。錢波，中國內地男演員，畢業於日本大學藝術學院戲劇系。1982年，主演話劇《蔡文姬》，由此進入演藝圈。1986年6月，主演的劇情電影《少年彭德懷》上映。1987年，主演話劇《遍地美人蕉》。