Mark Hamill
A la fin de la saison 11, Mark Hamill est apparu dans son propre rôle, afin de célébrer le mariage de Sheldon et Amy - pour le plus grand bonheur de Sheldon .
Buzz Aldrin
On retrouve l'astronaute Buzz Aldrin, deuxième homme à avoir marché sur la Lune, dans son propre rôle dans l'épisode 5 de la saison 6.
Charlie Sheen
Charlie Sheen était l'un des premiers guests de la série en 2008, dans l'épisode 4 de la saison 2, où il jouait son propre rôle.
Elon Musk
Le PDG de Tesla Motors, Elon Musk, distribue bénévolement des repas à la soupe populaire avec Howard dans l'épisode 9 de la saison 9.
Eliza Dushku
Eliza Dushku, que l'on connait surtout pour avoir prêté ses traits à la tueuse de vampires Faith dans Buffy et Angel, incarne une agent du FBI dans le septième épisode de la saison 4.
Carrie Fisher
Carrie Fisher, l'inoubliable Princesse Leia de Star Wars, qui nous a quittés à Noël dernier, était venue jouer son propre rôle dans l'épisode 14 de la saison 7, où on retrouvait également James Earl Jones, qui prête sa voix à Dark Vador depuis 1977.
James Earl Jones
James Earl Jones, qui incarne la voix de Dark Vador depuis 40 ans, donnait la réplique à Sheldon et à Carrie Fisher dans l'épisode 14 de la saison 7.
Katee Sackhoff (et George Takei)
Katee Sackhoff, Starbuck dans Battlestar Galactica, est présente dans deux épisodes de la série, où elle apparaît dans les rêves d'Howard. Dans l'épisode 4 de la saison 4, George Takei, de Star Trek, est là également.
Leonard Nimoy
Leonard Nimoy prête sa voix à une figurine Spock dans l'épisode 20 de la saison 5. Le comédien, merveilleux interprète de Spock, est décédé en 2015.
Ellen DeGeneres
La présentatrice américaine Ellen DeGeneres - à qui l'on doit le selfie qui a "cassé" Twitter lors de la cérémonie des Oscars 2014 - est invitée dans l'épisode 9 de la dixième saison. Dans cet épisode, Bert, le géologiste, et Sheldon font partie du public de son émission, The Ellen DeGeneres Show, tournée comme The Big Bang Theory dans les studios Warner Bros.
Stephen Hawking
Le physicien Stephen Hawking, à qui Sheldon voue une admiration sans borne, est un habitué des caméos dans la série, puisqu'il a joué son propre rôle dans quatre épisodes de The Big Bang Theory entre la saison 5 et la saison 9.
Stan Lee
Stan Lee, le papa des X-Men, de Spider-Man et de nombreux super-héros Marvel, par ailleurs habitué des caméos dans les films Marvel, fait une apparition clin d'oeil dans l'épisode 16 de la saison 3.
Nathan Fillion
Le comédien Nathan Fillion, héros des séries Firefly et Castle, y est aussi allé de sa petite apparition, dans son propre rôle, dans l'épisode 15 de la saison 8.
Kathy Bates
Kathy Bates était invitée dans la saison 11, où elle incarnait Mrs. Fowler, la mère tyrannique d'Amy.
Adam West
Adam West, le Batman de 1966, est invité par Leonard, Howard et Raj pour l'anniversaire de Sheldon, dans l'épisode 17 de la saison 9. L'acteur est décédé quelques mois plus tard, en juin 2017.
Steve Wozniak
Guest de l'épisode 2 de la saison 4 de The big bang Theory, le cofondateur d'Apple Steve Wozniak y joue son propre rôle.
Wil Wheaton
Apparu dans 12 épisodes de The Big Bang Theory depuis la saison 3 dans son propre rôle, Wil Wheaton - devenu célèbre grâce à Star Trek : la nouvelle génération - a dépassé depuis longtemps le statut de simple guest et est devenu un habitué de la série.
William Shatner, Kevin Smith, Joe Manganiello et Kareem Abdul-Jabbar
William Shatner, le célèbre interprète du capitaine Kirk dans la saga Star Trek, le réalisateur Kevin Smith, le comédien Joe Manganiello (True Blood) et la star de NBA Kareem Abdul-Jabbar sont tous apparus en guests dans un épisode spécial Donjons et Dragons, le 16 de la saison 12.
Keith Carradine
On retrouve Keith Carradine, dans le rôle du père de Penny, Wyatt, dans 3 épisodes de la série, dans la saison 4, la saison 9 puis la saison 10.
Christopher Lloyd
Dans l'épisode 10 de la saison 10, Christopher Lloyd - aka Doc dans Retour vers le futur - campe Theodore, un SDF qui s'installe brièvement chez Leonard et Penny.
Les prix Nobel George Smoot, Frances Arnold et Kip Thorne
Dans la saison 12, Amy et Sheldon sont en lice pour le prix Nobel. A cette occasion, George Smoot (prix Nobel de physique en 2006, déjà apparu furtivement dans un épisode de la saison 2), Frances H. Arnold (prix Nobel de chimie en 2018) et Kip Thorne (prix Nobel de physique en 2017) sont apparus dans l'épisode 18 aux côtés de Kal Penn et Sean Astin qui campent les adversaires de Sheldon et Amy.
Bob Newhart
Le comédien de stand-up Bob Newhart est apparu à six reprises dans The Big Bang Theory dans la peau du Professeur Proton, dans les saisons 6, 7 (deux fois), 9, 11 et 12.