Актера на роль Холмса режиссёр Масленников нашёл почти сразу. Василия Ливанова он знал ещё по работе над фильмом «Ярославна, королева Франции». Режиссёр очень гордился тем, что сумел подобрать артиста, вроде бы не похожего на каноническое представление о герое, но при этом идеально воплотившегося в известный образ. На Ленфильме того времени это было неким маркером высококлассного режиссёра.
При подборе актёра на роль Ватсона режиссёр внезапно для себя выяснил, что в литературной основе нигде не описана внешность героя, глазами которого читатель наблюдает за расследованиями гениального сыщика. На иллюстрациях в книгах и в фильмах Ватсона изображали как угодно, и только благодаря мастерству советских кинематографистов и особенно исполнителю этой роли Виталию Соломину герой обрёл свой канонический образ.
Изначально на роль Ватсона в самом лучшем фильме о Шерлоке Холмсе планировался Олег Басилашвили. Актер был на тот момент известен по роли Самохвалова в комедии «Служебный роман», а также очень здорово сыграл интеллигентного спекулянта Лоскутова в детективе «Возвращение «Святого Луки» и офицера царской охранки Лахновского в первой части эпопеи «Вечный зов». Но, несмотря на неоспоримое мастерство актёра, Масленников не был уверен в этой кандидатуре на роль и продолжал поиски.
Просматривая хранящиеся на «Ленфильме» актёрские карточки, режиссёр наткнулся на фотографию Соломина с каких-то проб. На этой фотографии на лице актёра красовались наклеенные пышные английские усы. Масленников поразился сходству Соломина с автором произведений о Шерлоке Холмсе писателем Конан Дойлем в молодости.
Несмотря на всю лояльность на студии «Ленфильм» к экспериментам, с утверждением актёров на центральные роли возникли проблемы. И если Ливанова и Рину Зелёную со скрипом, но утвердили, то в Соломине на художественном совете и в редакционной коллегии упорно не хотели видеть доктора Ватсона. Для того чтобы убедить коллег, Масленников предложил пробные съёмки, и после просмотра материалов всё встало на свои места, а актёрский состав был одобрен.
Фильм «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона» — это тот редкий случай, когда все актёры были подобраны идеально, но при всём при этом главной находкой фильма стал тандем Ливанов–Соломин. Сдержанный и нелюдимый в жизни Соломин и эксцентричный Ливанов с первых дней съёмок не только дополняли, но и понимали друг друга с полуслова.
Симпатия, которую испытали друг к другу актёры с первой пробы, быстро переросла в дружбу. После семи лет съёмок этого многосерийного фильма Ливанов и Соломин продолжили дружить уже семьями. Ливанов очень тяжело переживал трагический уход своего друга из жизни 27 мая 2002 года.
В сентябре 2003 года обществом поклонников произведений о Шерлоке Холмсе под названием «Баскервильские собаки» Ливанову был вручён диплом как лучшему исполнителю роли великого сыщика. Василий Борисович выразил сожаление, что его друга нет рядом, чтобы получить диплом лучшего исполнителя роли доктора Ватсона.