ビッグバン★セオリーの女優リストが与えられたら、メインキャストだけを選びなさい。
レナード・ホフスタッター役のジョニー・ガレッキ：IQ173の実験物理学者で、24歳の時に博士号を取得した。ビデオゲーム、コミック、ダンジョンズ＆ドラゴンズをこよなく愛するナード。レナードはこのシリーズのストレートマンで、シェルドン・クーパーとカリフォルニア州パサディナのアパートをシェアしている。レナードは初めて会った新しい隣人ペニーにほれ込み、やがて結婚する。

シェルドン・クーパー役のジム・パーソンズ：テキサス州ガルベストン出身のシェルドンは、11歳で大学に入学し、16歳で博士号を取得した反復記憶能力を持つ天才児。量子力学と弦理論を研究する理論物理学者であり、IQ187にもかかわらず、社会状況の多くの日常的な側面を理解することが困難なのだ。IQ187にもかかわらず、社会生活において日常的な事柄を理解することが困難で、自分のやり方を貫き、自分の知能を誇示し、極めて儀式的な生き方をする。そんな彼だが、エイミー・ファラ・ファウラーと交際を始め、やがて結婚する。

ペニー役：ケイリー・クオコ：ネブラスカ州オマハ出身の女優志望の女性。シェルドンとレナードの向かいに引っ越してきたペニー。チーズケーキファクトリーでウェイトレスやバーテンダーをしている。女優として成功することを諦めたペニーは、医薬品の営業担当者になる。バーナデットやエイミーと仲良くなり、お互いのアパートでよく遊ぶようになる。ペニーとレナードは交際を始め、やがて結婚する。

ハワード・ウォロウィッツ役のサイモン・ヘルバーグ：マサチューセッツ工科大学で修士号を取得した航空宇宙エンジニア。ハワードはユダヤ系で、母親のデビー（キャロル・アン・スージー）と一緒に暮らしていた。シェルドン、レナード、ラージ、バーナデット、エイミーとは異なり、ハワードは博士号を持っていない。宇宙飛行士としての訓練を受け、国際宇宙ステーションのペイロードスペシャリストとして宇宙へ行く。ハワードは当初、自分をレディースマンだと思い込んでいたが、後にバーナデットと交際を始め、婚約・結婚する。また、ハワードはおもちゃに浪費する傾向があり、エンジニアである自分の収入が異様に低く、製薬会社の生化学者である彼女の収入が高いため、バーナデットと口論になる。

ラジェッシュ・クースラッパリ役のクナル・ナイヤール：インド、ニューデリー出身の素粒子宇宙物理学者。当初は選択性緘黙症で、アルコールの影響でもない限り、女性と話したり、そばにいることができない。また、非常に女性的な趣味を持ち、ハワードとの交友関係や4人の男性グループの中で、しばしばステレオタイプな女性の役割を担っている。ラージはその後、同じく社交不安症に悩むルーシー（ケイト・ミクチ）と付き合うが、結局は破局。その後、選択性緘黙症を克服し、アルコールなしでペニーと話すようになる。エミリー・スウィーニーと交際を始め、後に二人の関係は排他的になる。最終シーズンでは、ラージは同じインド人のホテルコンシェルジュ、アヌ（ラティ・グプタ）と一進一退の攻防を繰り広げます。また、シナモンという名のヨークシャー・テリアを飼っているのだ。
これらの俳優は、最初はゲストスターとしてクレジットされ、後にメインキャストに昇格した：

レスリー・ウィンクル役サラ・ギルバート（レギュラーシーズン1、主演シーズン2、ゲストシーズン3、9）：レナードと同じ研究室で働く物理学者。外見は基本的にレナードの女性で、シェルドンと相反する科学理論を持っている。レスリーはレナードや後にハワードとカジュアルなセックスをする。ギルバートは第2シーズン中にメインキャストに昇格したが、プロデューサーがこのキャラクターのための十分な素材を思いつかなかったため、ゲストスターとしての地位を回復した。ギルバートは『ビッグバン★セオリー』の200回目のエピソードで復帰した。

バーナデット・ロステンコウスキー・ウォロウィッツ役メリッサ・ラウチ（レギュラーシーズン3、主演シーズン4～12）：当初はペニーと共にチーズケーキファクトリーの同僚で、大学院の学費を稼ぐために微生物学を専攻している若い女性。ペニーからハワードを紹介されたバーナデットは、当初、共通点がないらしく、仲が良くなかった。二人は交際し、後に婚約、結婚する。一般的には優しく気立ての良い人だが、バーナデットは短気で、挑発されると執念深く暴言を吐くことがある。

エイミー・ファラ・ファウラー役のメイム・ビアリク（ゲスト出演シーズン3、主演シーズン4～12）：シェルドンの理想の相手としてオンラインデートサイトに選ばれた女性。エイミーはカリフォルニア州グレンデール出身。シェルドンとは当初、社会的無知を共有していたが、ペニーやバーナデットと親しくなり、やがて社会的、恋愛的交流に関心を持つようになる。シェルドンとの関係は徐々に進展し、シェルドンに恋人と思われるまでになり、最終的には結婚に至る。エイミーはペニーと親友だと信じているが、ペニーは当初その気持ちを共有していなかった。エイミーは神経生物学で博士号を取得している。

スチュアート・ブルーム役ケビン・サスマン（レギュラーシーズン2～5、7、主演シーズン6、8～12）：温厚で自信のないコミックブックの店主。芸術家でもあるスチュアートは、名門ロードアイランド・スクール・オブ・デザインを卒業した実力者。人付き合いが苦手だが、少しは社会性を持っている。経済的に困窮しており、漫画喫茶が自宅でもあるとほのめかす。その後、ハワードが宇宙に行っている間、男たちの集まりに誘われる。スチュアートはその後、ハワードの母親の介護の仕事をすることになる。ウォロウィッツ夫人の死後、スチュアートは自分の居場所を見つけるまで、ハワードとバーナデットとともに彼女の家に住み続ける。

エミリー・スウィーニー役ローラ・スペンサー（レギュラー・シーズン7～8、10、主演・シーズン9）：ハンティントン病院の皮膚科医。エミリーはハーバード大学に進学し、不気味なものに喜びを感じ、ナイフで物を切ることができるので、自分の仕事が好きだと述べる。ラジと出会う前、エミリーはハワードとのブラインドデートをセッティングされていた。エミリーのオンラインデートのプロフィールを見つけたラージは、代わりにエイミーに自分のウィングマンとして連絡を取らせる。二人の関係は排他的になるが、その後、ラージはバーテンダーで児童文学作家のクレア（アレッサンドラ・トレザーニ）に夢中になり、エミリーと別れることになる。
ペニー役：ケイリー・クオコ、バーナデット・ロステンコウスキー＝ウォロウィッツ役：メリッサ・ラウチ、エイミー・ファラ・ファウラー役：メイム・ビアリクなのだ。