《福尔摩斯：基本演绎法》第三季延续了前两季的精彩，主要演员阵容包括：约翰·李·米勒饰演的夏洛克·福尔摩斯，他以其独特的逻辑推理和天才般的洞察力贯穿全剧；刘玉玲饰演的琼·华生，作为福尔摩斯的私人助手和伙伴，她的角色在这一季中进一步成长，展现出更强的独立性和专业能力。此外，第三季还引入了几个重要配角，如由乔恩·迈克尔·希尔饰演的侦探格雷格森，他是纽约警察局的警探，经常与福尔摩斯合作破案；艾丹·奎因饰演的警监托马斯·格雷格森，作为上一季的常驻角色，继续在案件中提供支持。
除了这些核心角色外，第三季还迎来了一些新面孔。比如，由凯瑟琳·伊莎贝尔饰演的米兰达·克劳福德，是一名神秘的女黑客，她的出现给剧情增添了复杂性和悬疑感；以及由大卫·哈伯饰演的罗伯特·莫里森，他是福尔摩斯的旧敌，在这一季中再次现身，带来了更多的冲突和挑战。这些演员的精彩演绎，使得《福尔摩斯：基本演绎法》第三季在角色发展和剧情推进上更加丰富，为观众呈现了一个充满智力对决和情感纠葛的侦探世界。