結論から言うと、私はオススメしません。
年間1,000円程度で.comなど使えるのですから、きちんとしたサイトを長い期間運用していくのであれば、それくらいは投資してください。
サーバーは無料で広告が出ず、独自ドメインやPHP、CGI、MySQL等が使える快適なところがいくつかあるのですが、ドメインはやはり費用をかけて取得するに限ると思います。
一番の理由は信頼性です。いつ何時そのサービスが勝手に終了するか解らないですから。ドメイン取得の目的のひとつは更新さえすればそのドメインは永遠に自分のサイトであり、メールアドレスになるからだと思いますが、その保証がない無料サービスを使うのは危険だと思います。
<2012.11.15更新> 最も利用者が多かった無料ドメインCO.CCが閉鎖されたため、ドメイン取得・利用出来なくなりました。
次にドメインの権利が明確でないからです。通常のレジストラでドメインを取得すると、契約者がそのドメインの所有者となるのですが、下記無料ドメインはmicrosoftとエストニアを除いてほとんど所有出来ないものです。
ただし、下記条件でいいという方はご利用ください。
1.所有権が無くてもいいという方
上記記載の通り、2012.11.15突然サイトが閉鎖され、利用出来なくなりました。詳細はCO.CCが突然の閉鎖

結構手軽に使え、私も遊びで利用しています。
通常のレジストラと独自ドメインを契約すると、その所有者は契約者となります。
将来自分で取得したドメインが人気サイトになった場合など、ドメインを高く売ったりすることも可能なのですが、その権利を最初から要らないという方は使ってみてください。
運営会社は韓国にあるようです。
設定方法はこちら → 無料ドメイン「co.cc」の取得方法
2.メールと簡単なWEBサイトだけでいいという方
Whoisで個人情報が公開されるので、登録したメールアドレス宛の迷惑メールは覚悟してください。
個人でも利用できますが、名前の通り企業・個人事業主向けだと思います。
3.エストニアに法人を設立できる方

エストニアドメイン(.ee)
「ee」という解りやすいドメインの上、いいドメインが空いているようなので、商社に勤める友人のつてを使って、現在法人設立検討中です(笑)。アメリカのように1ドルで会社を持てるのなら後は現地に部屋を持ってる人と友達になればいいので不可能ではないかなと....
4.広告が入ってもいい方

トケラウドメインは有料で取得でき私も利用していますが、無料の場合は、広告付きの転送URL・転送メールとして利用出来ます。
転送となり、SEO的には問題となりそうなので、オススメしません。
5.その他

随分宣伝しているのですが、国内利用者は多くは無いようです
申込手順中、バナーによるリンクが必修となっていたので止めてしまったのですが、転送用URLだと理解しています。
http://www.freedomain.co.nr/
無料URL転送あるいは無料ドメイン転送といわれるサービスは沢山ありますが、あまりメリットを感じない上、SEO的に不利となる可能性もあるので、サイト運営にはオススメしません。
過去にあった無料ドメイン
- CO.BE(無料サービス中止)
- CE.MSドメイン
- VV.CCドメイン