'ब्योमकेश बक्शी' में सुशांत सिंह राजपूत ने मुख्य भूमिका निभाई है। लेकिन फिल्म के खलनायक को अभी तक छिपा कर ही रखा गया है। सबसे बड़ी बात कि इस किरदार के लिए आमिर को सबसे बेहतर अभिनेता माना जा रहा था और उन्हें इसके लिए प्रस्ताव भी दिया गया था लेकिन आमिर ने इस किरदार के बजाय 'धूम 3' के विलेन के किरदार को चुना था।
एक आंतरिक सूत्र का कहना है, "जब आदित्य चोपड़ा ने आमिर खान को फिल्म 'धूम 3' की कहानी सुनाई थी उसी दौरान दिबाकर बनर्जी ने आमिर को 'ब्योमकेश बक्शी' की कहानी भी सुनाई थी। लेकिन आमिर ने 'ब्योमकेश बक्शी' के बजाय 'धूम 3' को चुना। ये दोनों ही किरदार चुनौतीपूर्ण और निगेटिव थे।"
दिबाकर ने भी इस खबर की पुष्टि करते हुए कहा है, "मैं 'डिटेक्टिव ब्योमकेश बक्शी' को फिल्म 'खोसला का घोसला' के बाद ही बनाना चाहता था। मैंने इस बारे में स्टूडियो से सलहा मशवरा किया तो फिल्म में निगेटिव किरदार के लिए आमिर खान को सबसे बेहतर पाया गया। हमने उन्हने स्क्रिप्ट भी सुनाई। लेकिन मुझे नहीं पता था आमिर खान की अगली फिल्म 'धूम 3' है जो कतार में है। उन्हें मेरी फिल्म छोड़नी पड़ी। इसके बाद जब दो साल बाद हम मिले और उन्होंने 'ब्योमकेश बक्शी' का ट्रेलर देखा तो उन्हें यह बहुत पसंद आया।"
हालाँकि निर्देशक ने फिल्म के खलनायक के नाम का खुलासा करने से इंकार कर दिया।