Ben Stiller interpreta al estricto detective David Starsky, que acaba emparejado con el pasota detective Ken Hutchinson, encarnado por Owen Wilson, para trabajar en un caso extremadamente peligroso.
Snoop Dogg, el rapero que cuenta con un disco de platino, interpreta a Huggy Bear, el astuto confidente de la pareja. Vince Vaughn también forma parte del reparto en el papel de un ambicioso empresario con mucha labia cuya amante es Juliette Lewis, y Carmen Electra, Amy Smart y Brandie Roderick interpretan a tres animadoras que ayudan a los detectives a resolver el caso.