《霍元甲》全片除了李连杰之外，主要角色是孙俪和董勇两人。董勇扮演的商人农劲荪作为霍元甲的儿时好友，也是全片的线索人物，孙俪扮演的月慈则是李连杰人生遭遇重大挫折时帮他重拾人生信念的关键角色。全片的最后一个镜头是，死在农劲荪怀里的霍元甲灵魂出窍，再次飞到了月慈的身边。
在国内电视剧中经常扮演警察的董勇在《霍元甲》中饰演霍元甲一辈子的朋友农劲荪，作为这部影片中友情的代表，董勇表示拍完这个片子后，自己也和李连杰成了好朋友，因为他是一个真正善良的人。在谈到自己对导演和李连杰的印象时，董勇分别用了“敬重”和“善良”两词语。他说：“我非常敬重导演。导演的身体不好，但他可以从香港一直发展到美国，到今天，他依然每天都面带微笑。我做不到，我做不到每天面带微笑，我太敬重他了。他每天面带微笑面对每一个工作人员。”而对于李连杰，董勇表示：“我原来想用慈祥形容，后来想不行，他还年轻，最后想出一个词，这个词应该用在女人身上，但是我觉得用在他身上也很合适，叫善良。他的善良不是很简单地说几句，你辛苦吗，你累不累啊，你要不要喝杯水啊，要不要坐会儿啊，不是这样的，他的善良是他给全场的工作人员一直在鼓劲，我觉得这是最大的善良，因为我看到他每天和所有的工作人员微笑，打招呼。他用自己的身体力行每一个工作人员，一千多名工作人员带来的是信心，这个信心我觉得是最大的善良。”
董勇一直以来在影视剧中出现的都是警察形象，感觉特别硬朗。但这次在《霍元甲》中却是以文戏出现。董勇说，袁指导设计这么漂亮的武打动作，别人都做了，他却没有做，的确有种遗憾，但是他的人物本身就是文人，虽然没有武戏的部分，但是他对霍元甲的帮助胜过任何一招漂亮的招式，这个应该没有什么遗憾，只是从人物出发。
在这部电影里，董勇的形象是一个大突破。第一次剃光头，把自己弄的很肥，戴着金丝边眼镜，从外表上看是一个文人，一个商人，而且是开餐馆的商人，开天津最大的餐馆。董勇扮演的农劲荪与霍元甲两个从小一起长大，他有钱，比霍元甲有钱得多，最后被霍元甲弄的倾家荡产。他俩虽然吵架，但最后关系恢复很快，虽然吵架，但是霍元甲还是要问农劲荪借钱，因为他要去上海打擂，想办精武会馆，结果农劲荪把生意全都卖掉，陪他到上海开精武会馆，可惜最后霍元甲被日本人害了。
董勇说道，《霍元甲》加入了更多精神上的东西，一些自强不息的东西，包括李连杰他自身的一些生活积累的东西。为什么董勇和孙俪这两个人物在这个戏当中会占主要场次，它就是人的一生从生到死，他可能会遇到一些坎坷，这个时候他需要有一个朋友，是怎么样支持他，有一个女人，是怎么用肩扛住他，跟他自己的一些也有关系。
“一个人对于这一生他到底应该怎么活，怎么做的道理，他在每一个阶段，不管他是在困难时期，还是春风得意时期，如何对待身边的人，对待家人，包括对待自己，自己如何去回报家人，回报朋友和回报这个社会，这些东西渗入更多。”这就是董勇对《霍元甲》的理解。
《霍元甲》吸引观众眼球的另一女主角是在《玉观音》中有抢眼表现的孙俪。孙俪扮演的月慈是一个农村盲女，与霍元甲有重要的感情戏分。当时霍元甲在母亲与女儿死后意志消沉，有一段时间隐没于乡间一农家，月慈闯进了霍元甲的生活，霍元甲得到月慈悉心照顾，并衍生出一段纯洁的感情。
作为这部影片中最温柔的部分，孙俪认为自己的出现就是霍元甲转变前后的缓冲地带，绿色、宁静的气氛一直出现在在有她的戏份中。第一此出演电影，孙俪对于大银幕上自己的第一个形象非常期待，之所以选择《霍元甲》，也完全是因为李连杰给了她一个在功夫片中不当花瓶角色的机会，“我拿到剧本的时候，其实还没有看到整个故事，只是这个盲女角色本身打动了我，因为她在影片中不是花瓶的作用，是可以细细品味和挖掘的人物。所以我在拒绝了很多电影后，终于找到了自己的第一个银幕角色。”对于自己以后银幕角色的选择，孙俪回答选剧本时第六感的因素很大，“我通常会选择我第一感觉喜欢的东西。以后也许随着经验的丰富，我选择的眼光能越来越好。”导演于仁泰充当起记者的身份向在《霍元甲》中饰演盲女月慈的孙俪提问：“可不可以聊一聊在片中和霍元甲做饭的事。”孙俪回答到：“导演这样去设计，就是为了告诉大家，虽然盲人的眼睛不好，但是他们希望社会还是把他当正常人对待，别人可以做的，他们也可以做。这也是盲人的心声，也是我体验生活的时候，当时得到的一种感受。想想这种自强不息的精神，在自己身上也有体现，所以我觉得和李连杰大哥合作，非常荣幸。”
孙俪在自己的电影处女作中将扮演一个淳朴单纯、有视力障碍的农村姑娘月慈。用导演的话来说"孙俪的眼睛很干净，纯洁、朴素的气质和剧中人物非常吻合"。而为了找到真正盲女的感觉，"五一"长假前夕刚刚结束电视剧《幸福像花儿一样》的拍摄，孙俪就马不停蹄投入到上海某盲校的紧张学习中，仿佛当年军校生活一般井井有条。