El Joker

Heath Ledger interpretó al Joker. Antes de que se confirmara que él realizaría el papel, en julio de 2006, Paul Bettany, Lachy Hulme, Adrien Brody,Steve Carell  y Robin Williams expresaron públicamente su interés en el papel. Nolan ya había querido trabajar con Ledger en varios proyectos anteriores (aunque aún no lo había conseguido), y estuvo de acuerdo con la interpretación caótica del personaje por parte del australiano. Cuando Ledger vio Batman Begins, pensó una manera de que el personaje fuese consistente con el tono del filme: describió a su Joker como un "payaso psicópata, asesino serial y esquizofrénico sin empatía".
Para prepararse para el papel, Ledger se mudó solo a una habitación de hotel durante un mes, para crear la postura, la voz y la personalidad del personaje, y llevó un diario, en el cual registró los pensamientos y los sentimientos del Joker. Aunque al principio le pareció difícil, finalmente generó una voz diferente a la del personaje de Jack Nicholson en la película Batman de 1989, dirigida por Tim Burton. También consultó Batman: The Killing Joke y Arkham Asylum: A Serious House on Serious Earth, los cuales "trató de leer y relacionar".Ledger citó también A Clockwork Orange y a Sid Vicious como "un punto de partida muy prematuro para Christian [Bale] y yo. Pero nos despegamos de eso muy rápido y entramos juntos a otro mundo".Dijo: "Hay un poco de todo en él. No hay nada que sea consistente", y añadió que "todavía quedan algunas sorpresas".Se le permitió filmar y prácticamente dirigir los videos en los que el Joker lanza sus amenazas. Todas las tomas que iba realizando eran diferentes a la anterior. Nolan quedó impresionado con el primer video a tal punto que decidió no estar presente en la escena en que Ledger filmó el video con un reportero secuestrado (Anthony Michael Hall).
El 22 de enero de 2008, después de haber completado la filmación de The Dark Knight, Ledger falleció de una sobredosis accidental de medicamentos recetados, atrayendo la atención de la prensa y numerosos tributos a su memoria. Nolan dijo: "Fue tremendamente emotivo, cuando falleció, tener que volver y verlo todos los días [durante la edición]. Pero la verdad es que me siento muy afortunado por haber tenido algo productivo que hacer, por tener una actuación de la que él estaba muy, pero muy orgulloso, y que haya confiado en mí para terminarla".Todas las escenas de Ledger aparecen de la misma forma en que él las completó durante la filmación; en el proceso de edición, Nolan no añadió efectos digitales para evitar alterar póstumamente la verdadera actuación del australiano. Nolan dedicó la película en parte a la memoria de Heath Ledger.