电视剧《警务室的故事》汇聚了一批实力派演员，为观众呈现了基层警务室的真实生活。主要演员包括张国立饰演的社区民警老李，他以其细腻的演技展现了老民警的稳重与智慧。王茜饰演的年轻警员小刘，体现了初入警队的热情与成长。此外，陈宝国在剧中饰演派出所所长，以其威严与亲和力并存的演绎，成为剧中的关键角色。其他重要演员还有李幼斌饰演的退休民警顾问，以及蒋雯丽饰演的社区干部，他们的互动丰富了剧情层次。
在配角方面，郭涛饰演的社区热心居民，为警务工作提供了不少帮助；海清饰演的受害者家属，以情感戏份提升了剧情张力。值得一提的是，年轻演员张一山在剧中客串一名问题青年，其真实自然的表演获得了观众好评。这些演员通过精湛的表演，共同塑造了一个贴近生活、充满人情味的警务室世界。
除了上述主要演员，剧中还包括一些资深演员如宋丹丹和范伟，他们分别饰演调解纠纷的街道主任和搞笑业主，为剧集增添了幽默元素。整体来看，《警务室的故事》通过演员阵容的多元化，成功传达了基层警务工作的复杂性和温暖瞬间，让观众在观看中体会到警察与民众的紧密联系。