Перечень действующих лиц открывает не положительная Малаева, как в начальных титрах фильма, а парочка главных отрицательных персонажей — председатель правления Сидорин и его заместитель Аникеева. О первом сказано, что он «активно обаятелен, любит быть в центре внимания, уверен в своей неотразимости, краснобай, хвастун и позер». Роль писалась специально на Александра Ширвиндта, всегда превосходно справлявшегося с подобными образами, но из-за чрезвычайной занятости в театре он играть не смог, и роль (по рекомендации Ахеджаковой) отошла Валентину Гафту.

Аникеева — персонаж еще более антипатичный, хотя ее характеристика и не так красноречива: «Тот заместитель, который на самом деле главнее председателя. И не только потому, что руководит научной деятельностью института, но и потому, что по характеру Аникеева — фельдфебель». Аникееву сыграла Ия Саввина, которая после премьеры огорошила Рязанова тем, что фильм ей не понравился. Неизвестно, изменила ли артистка свое мнение о картине в дальнейшем; сегодня, во всяком случае, очевидно, что Саввину помнят не столько по «Даме с собачкой» и даже «Асе Клячиной», сколько именно по «Гаражу» — безусловно, самому народному из фильмов, в которых она снялась.

Малаева, как и Сидорин, писалась на конкретного исполнителя — Лию Ахеджакову: «внешность у нее неказистая, но на ее бледном личике сияют огромные мятежные глазищи, в которых есть свет, смелость и притягательность».

Полуположительный профессор Смирновский — персонаж автобиографический; Рязанов писал его с себя: «ему, увы, уже за пятьдесят, но, ура, еще нет шестидесяти. Он умен, насмешлив, иногда циничен, но всегда осторожен». На эту роль Эльдар Александрович звал Вячеслава Тихонова, одновременно с которым он в свое время учился во ВГИКе. Тихонов отказался — то ли посчитал, что столь острую комедию обязательно положат на полку, то ли не пожелал портить свой имидж одного из самых Положительных Героев Советского Экрана. Трусоватый оппортунист Смирновский действительно смотрелся бы в фильмографии Тихонова несколько неожиданно: между полковником Исаевым-Штирлицем из «Семнадцати мгновений весны» и генералом КГБ Константиновым из «ТАСС уполномочен заявить» — и вдруг какой-то профессоришка-зоолог, которого обзывают «собственником» и которым почти помыкают взрослая дочь с одной стороны и годящаяся в дочери любовница — с другой.

Отказом Тихонова Рязанов, однако, был не сильно расстроен, ибо тотчас нашел ему подобающую замену в лице не менее импозантного и еще более вальяжного артиста — Леонида Маркова.

Взаимоотношения Смирновского с дочерью Мариной («Молода и привлекательна. <…> В то, что творится на душе у Марины, она не разрешает заглянуть никому») также походят на общение Рязанова с Ольгой Эльдаровной, которые постоянно подтрунивали друг над другом. Возможно, не случайно и то, что Марину сыграла тезка рязановской дочери — Ольга Остроумова.

Роль «симпатичной и умненькой» аспирантки и любовницы Смирновского Наташи исполнила редко снимавшаяся, но часто дублировавшая зарубежное кино Наталья Гурзо, чьим незабываемым звонким голосом разговаривала еще одна Ольга — главная героиня «Итальянцев в России».

Жена Гуськова описана соавторами как «растрепанное, милое существо — доброе, ласковое, бесхарактерное, безвредное, безобидное и безопасное» — и, уже судя по этому описанию, можно заведомо заключить, что роль писалась в расчете на Светлану Немоляеву, которая ее и сыграла.

Хвостов охарактеризован как «лысоватый мужчина, который в настоящий момент потерял дар речи, то есть немой». Лысоватым среди тогдашних постоянных рязановских актеров был лишь Андрей Мягков, да и мало кому еще режиссер мог доверить практически бессловесную роль.