靳勇(姜武 饰)
红星机械厂三车间技术尖子、生产能手和先进工作者，喜欢自己的女徒弟林悦，在工作和生活上都对林悦非常关心和照顾，而且与工友杜志明关系也非常好。
靳勇的饰演者姜武介绍：
姜武，1969年11月4日出生于河北唐山， 原名姜小兵，专业演员，毕业于北京电影学院表演系90级，在校期间担任班长。1999年因电影《洗澡》中出演二明为人所知，并且凭借此片相继获得2000第7届北京大学生电影节最佳男演员奖、2000年第5届中国长春电影节最佳男配角奖等等总共四个奖项。
电影代表作1992年《葛老爷子》获中国长春国际电影节“长春银杯奖”、1999年《美丽新世界》获得1999年第19届夏威夷国际电影节最佳男主角奖、2007年《5颗子弹》(《仁枪》)获得2007第26届中国电影金鸡奖最佳男配角提名、2009年《我的唐朝兄弟》获得2010第6届中美电影节最佳男主角奖、2010第2届英国万像国际华语电影节最佳男演员奖。电视剧代表作2001年《空镜子》、2004年《别了温哥华》获得2004年第四届电视节“双十佳”“十佳”演员奖 、2009年《满堂爹娘》获得2010年2010春季电视剧互联网盛典最佳男演员奖、2011年《誓言今生》获得2012年第8届华鼎奖中国近代革命题材电视剧最佳男演员。2013年主演贾樟柯导演电影《天注定》，此片入围第66届戛纳国际电影节正式竞赛单元，5月17日在戛纳全球首映，荣膺最佳编剧奖。2015年10月29日，姜武出任2015海峡国际微电影节形象大使。2016年执导《发小儿》电影，计划于2016年底在各大院线上映。
杜志明(王志飞 饰)
与冯新柳是恋人关系，由于1977年恢复高考，一直被冯新柳督促学习，但他自己对学习没兴趣，总是安于现状，与冯新柳逐渐产生了隔阂。
杜志明的饰演者王志飞介绍：
王志飞，1965年3月20日出生于北京，1987年毕业于中央戏剧学院，中国内地男演员。2000年凭借参演的军旅题材剧《突出重围》获第一届中国金鹰电视艺术节观众喜爱的男配角奖。2004年主演民国剧《风吹云动星不动》。2005年出演抗战剧《龙虎人生》。2006年领衔主演历史剧《大秦帝国》。2007年主演家庭情感剧《十万人家》。2008年与张歆艺主演谍战剧《苏菲的供词》。2009年主演新中国成立六十周年献礼片《咱爸咱妈六十年》。2010年参演谍战剧《刀尖上行走》，同年主演历史革命剧《护国大将军》。2011年主演年代商战剧《向东是大海》，同年参演近代家族剧《大宅门1912》。2012年主演都市职场剧《浮沉》，同年参演献礼党的十八大电影《雨中的树》。2013年首次担任电视剧《冲出迷雾》出品人，并成立王志飞工作室。2013年10月6日，与女演员张定涵在北京举行婚礼。
林悦(赵倩 饰)
父母双亡，自己带着妹妹林欣和弟弟林大庆艰难地生活，师傅靳勇在工作和生活上都对她无微不至地关心和照顾，非常喜欢她，但她偷偷喜欢上了帅气的工友杜志明。
林悦的饰演者赵倩介绍：
赵倩，出生于北京，毕业于上海戏剧学院表演系，中国内地女演员。代表作品有《贫嘴张大民的幸福生活》《马兰谣》《推拿》《爱情二十年》电影《生命中的最后八天》《万箭穿心》等。
冯新柳(梁馨 饰)
工具保管员，生长在知识分子家庭，深爱着杜志明，并督促杜志明刻苦学习，准备一起参加高考，由于杜志明不爱学习，最终产生隔阂分道扬镳。
冯新柳的饰演者梁馨介绍：
梁馨，出生于江苏省，毕业于南京大学，中国超级名模，知名女演员。1993年10月：江苏南通时装模特暨时装设计大赛，获冠军.1999年7月：99“中国超级模特大赛”获亚军，同时获“潘婷最佳秀发”、“最佳上镜”、“最佳风采”奖。2002年中央电视台黄金时间播出的20集电视连续剧《问问你的心》，由梁馨扮演的女一号费欣瑶。2003年，出演数字电影《虚构谋杀》，饰女一号于楚楚。获得2003年电视电影百合奖。
孔令芹(王澜 饰)
车间办事员，一个很具“搅和”能力的女人，爱管闲事，爱打小报告，心直口快无遮拦，热情过度，对于自己的评价不低，有着自己的无奈、心酸和执着。
孔令芹的饰演者王澜介绍：
王澜，中央戏剧学院表演系毕业，中国大陆女演员。1991年，出演首部作品《编辑部的故事》。1996年，出演家庭伦理情感剧《别问我是谁》。2000年，拍摄了中日合拍电影《葵花劫》。2002年，主演了都市情感剧《旋涡》。2005年，主演了讲述上世纪七十年代末的《爱情20年》。2007年，参演了老舍先生同名小说翻拍的《四世同堂》。2010年，参演了作家孙睿同名小说改编的《我是你儿子》。2013年，主演了根据莫言小说《红高粱家族》改编而成的电视剧版《红高梁》。2014年，获得伊尔库茨国际电影节最佳女主角奖。
爱情二十年演员表(其他演员)
许殿元(张宏杰 饰)
张明超(张衣 饰)
祝福林(周逵 饰)
韩秉梅(孟海燕 饰)
林欣(廖晓琴 饰)
靳父(王虎成 饰)
靳母(陈励 饰)
厂长(马玉良 饰)
靳刚(于坤 饰)
王母(李晶 饰)
冯父(张学明 饰)
冯母(花菲 饰)
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