Образ главного героя Цой собрал из трех — собственного, Брюса Ли и Джеймса Дина.
В кадре Нугманов просил музыканта вести себя максимально естественно, «не играть», что очень привлекало Цоя, который всегда был противником показных перевоплощений. В итоге Моро получился, с одной стороны, очень узнаваемым — Цой даже носил собственную одежду на съемках. С другой — Нугманов намеренно выдавил из фильма все подробности биографии героя, прибавив ему таинственности. Получился такой бунтарь без причины и человек из ниоткуда — и в силу этой загадочности образа, практически супергерой, неизвестно на что способный.
На роль злодея Нугманов пригласил Петра Мамонова, тогда лидера группы «Звуки Му», а на роль бандита Спартака, который должен денег герою Цоя — Александра Баширова, который тогда учился на параллельном с Нугмановым курсе во ВГИКе. Баширов только снялся в своей второй и при этом весьма запоминающейся роли майора в «Ассе». Его знаменитый монолог про Гагарина был импровизацией — и как станет понятно дальше, Нугманову такая манера придется очень кстати. Эту манеру он отработал с Башировым с первых дней во ВГИКе, использовав его как актера в нескольких своих этюдах.
Самыми сложными были поиски актрисы на роль Дины. Нугманов планировал снимать Руту Сергееву, которая была в его картине «Йя-Хха», но она забеременела. Уговаривал Наталью Разлогову, подругу Цоя, но та наотрез отказалась. В Алма-Ате режиссер и Цой вместе посмотрели более трех десятков актрис, но никто не подходил. Тогда Разлогова показала Нугманову фотографию Марины Смирновой, которая была на неё очень похожа и жила в Ленинграде. Молодой режиссер сразу же отправился туда; за компанию с ним был музыкант Александр Башлачев. Когда ребята встретили девушку, Башлачев сразу резюмировал: «Ну вот ты и нашел свою Дину». До премьеры «Иглы» он не дожил — спустя несколько месяцев после этой встречи он выпадет из окна своей квартиры и скончается на месте.