余则成 (孙红雷 饰)
余则成本是重庆军统的外勤，后随上司吕宗方(共产党地下情报人员)前往南京汪伪政府刺杀叛徒李海丰。不想余则成独自完成任务后身份暴露，被追杀，危急之时被共产党救下。得知军统特务头子为运送私产向日本人提供军火，余则成失去了对国民党的信任，加上未婚妻左蓝的影响，余则成决定秘密加入共产党，并返回重庆进行潜伏。余则成作为英雄被授予嘉奖，并被派往军统天津情报站(后改名为保密局)工作。经过巧妙的周旋和数次化险为夷，余则成先后除掉了情报站行动队队长马奎、情报处处长陆桥山等人，并升任副站长。解放前夕，满怀期待的余则成却被站长硬拉到了台湾，继续潜伏。
余则成的饰演者孙红雷介绍：
孙红雷，1970年8月16日出生于黑龙江省哈尔滨市，中国内地男演员，毕业于中央戏剧学院表演系。1999年出演个人首部电影《我的父亲母亲》，从而进入电影圈。2000年凭借都市情感剧《像雾像雨又像风》获得关注。2003年凭借爱情片《周渔的火车》获得第10届北京大学生电影节最佳男主角奖。2008年在剧情片《梅兰芳》中饰演邱如白。2007年凭借家庭伦理剧《半路夫妻》获得第13届上海电视节白玉兰奖电视剧最佳男演员。2009年因在谍战剧《潜伏》中塑造了余则成一角而被观众所熟知，并凭借该剧先后获得第27届中国电视剧飞天奖优秀男演员奖、第15届上海电视节白玉兰奖电视剧最佳男演员奖。2013年凭借悬疑片《全民目击》获得伦敦国际华语电影节最佳男主角奖。2016年主演的都市情感剧《好先生》首播。
王翠平 (姚晨 饰)
为配合余则成潜伏而同余则成结成名誉夫妻。是顶替出了事故的妹妹被党组织临时派来救场的，余则成根本不认识她，所以来接她时心里也忐忑不安。谁知，她一出场亮相，就令人眼前一明，耳目一新：一个没出过黄土高坡、没见过世面、咋咋呼呼、没有文化、没有教养、懒散散、土得掉渣的女人猛然出现在大家面前。她开始和余则成常有摩擦，后逐渐有了默契，行为做事也日渐成熟。几次暗中帮助余则成完成任务，二人碰撞出爱情的火花，结为真夫妻，并为丈夫生下一女。
王翠平的饰演者姚晨介绍：
姚晨，1979年10月5日出生于福建省泉州市，中国内地女演员。1997年就读于北京舞蹈学院民间舞系，2003年毕业于北京电影学院表演系。2006年出演《武林外传》，凭借郭芙蓉一角获得第18届北京大学生电影节最受欢迎女演员。2009年出演话剧《杜拉拉》，同年9月开通微博。2010年凭借在《潜伏》中饰演的王翠平一角获得第2届华鼎奖电视剧盛典最佳女主角奖。2010年6月姚晨受邀出任联合国难民署中国区代言人。2012年11月与摄影师曹郁结婚，12月宣布怀孕。2013年6月被联合国难民署任命为中国亲善大使，并先后探访菲律宾马尼拉城市难民、泰缅边界梅拉难民、非洲埃塞俄比亚难民营。7月15日姚晨顺产生下一名男婴。2013、2014年姚晨入围美国《时代周刊》年度“全球100位最有影响力人物”，并于2014年当选;8月4日主演的电视剧《离婚律师》登陆四大卫视首播;同年10月凭借《风暴》获颁第14届华语电影传媒大奖“最受瞩目女演员”奖。2014年前往黎巴嫩探访叙利亚难民、2015年赴巴基斯坦探访阿富汗难民。2015年入围美国《时代周刊》评选的“全球30位最具网络影响力人物”。2016年荣获世界经济论坛“水晶奖”，同年3月16日，当选2016年“全球青年领袖”。2016年主演的电影《梦想合伙人》于4月29日上映。
李涯 (祖峰 饰)
李涯曾为军统青浦特训班行动班学员。1937年参加金山卫战斗，深受班主任余乐醒重用。41年时被介绍给天津站站长吴敬中，然后去了重庆。44年从天津成功地到了延安，在延安的第二保小任自然课教员，化名冯剑，代号佛龛。李涯是余则成在天津站中最大的敌人，接替马奎出任行动队队长的他，原本是潜伏在延安的，代号佛龛的国民党特务。因而非常狡猾!更是十分具有特务潜质。回到天津站后，多次调查余则成夫妇的身份，几度使余则成的身份险些暴露，最后被廖三民抱住摔下楼而死。
李涯的饰演者祖峰介绍：
祖峰，1974年2月23日生于南京，中国内地影视男演员。2000年毕业于北京电影学院表演系，北京电影学院MFA艺术硕士。1997年参演电视剧《潘汉年》从此步入影视圈。2010年参演电视剧《潜伏》饰“李涯”一举成名，荣获华鼎奖最佳男配角奖。2011年参演电视剧《旗袍》中饰“赵士杰”，再次荣获华鼎奖最佳男配角奖。2014年在电视剧《北平无战事》中饰演“崔中石”获国剧盛典年度最佳男配角。
吴敬中 (冯恩鹤 饰)
保密局天津站头号狠角色。当年也曾是意气风发的北伐国民革命军，年纪大了，看透世事，处世为人老奸巨猾，疯狂敛财。他拿“副站长”的位子作诱饵，任凭几个手下为了这个位置斗得你死我活。他自己则坐山观虎斗，稳坐站长之位;利用心理上天然亲近的“师生关系”，钦点余则成来天津站，目的并非看重其工作能力，而是为中饱私囊找一个放心的代办人。
吴敬中的饰演者冯恩鹤介绍：
冯恩鹤，1948年4月1日出生于辽宁瓦房店市，八一电影制片厂国家一级演员，中国电影家协会会员、中国电影表演艺术学会会员。1974年，出演首部战争电影《南征北战》的拍摄。1981年，在八一电影制片厂出品的战争故事片《解放石家庄》中饰潘有财。1985年，在赵心水执导的解放战争电影《戈壁残月》中出演努尔江。1987年，在庄红胜执导的电影《战争让女人走开》里饰焦永泰。1990年，在蒲松龄《聊斋志异》改编的电影《古墓荒斋》中饰猎人。1993年，参与作家张贤亮小说改编《老人与狗》的拍摄。2004年，出演我国第一部描写农民工题材的电影《回家》。2008年，与孙红雷、姚晨、沈傲君共同主演了谍战题材作品《潜伏》。2010年，搭档陈宝国、丁志诚主演军事悬疑题材电视剧、“中国首部四维剧”《智者无敌》。2012年，加盟了张国立执导并主演的反映台湾老兵回乡历程的剧作《原乡》。2014年，拍摄刁勇执导的军旅偶像剧《鹰舞剑锋》。
陆桥山 (吴刚 饰)
身为情报处处长，陆桥山的“主业”却是排挤马奎和李涯，他的工作不在窃取情报，而是如何当上副站长，甚至取代站长。不想最后他搬起石头砸自己的脚，在陷害过马奎之后，自己也被李涯陷害，只得离开天津情报站。吴刚塑造的陆桥山油滑可笑，他身在情报站却又似乎置身事外，尤其是当他离开前拍着余则成的肩膀说他是真朋友时，这个小人物的自食其果着实令人深思。为了报复，他以国府巡查员的身份回到天津作威作福，最终死在翠平的枪下。
陆桥山的饰演者吴刚介绍：
吴刚，中国男演员，毕业于北京人民艺术剧院，北京紫微星空文化传媒有限公司签约艺人。2000年，主演风格独特的都市情感剧《堆积情感》。2004年，出演的侦探悬疑《黑蚂蚁》。2007年，出演的古装剧《秋海棠》。2009年，出演电影版《潜伏》。同年，在电影《铁人》中饰演铁人王进喜，获得 第27届中国电影金鸡奖 最佳男主角。 2011年，出演《汉阳造》。2013年，出演谍战情感大剧《我的绝密生涯》。2014年参演电视剧《十月围城》。2015年出演电影《三体》。
马奎 (范雨林 饰)
军统天津站前行动队队长，嗜杀、狠厉，极具硬汉做派，曾奉命秘密刺杀吕宗方。后在天津破获中共地下组织，一度成为极其危险的人物。余则成与左蓝一起设计陷害马奎，最终由左蓝将其击毙。
马奎的饰演者范雨林介绍：
范雨林，男，中国内地演员，出生于中国广东佛山，毕业于上海师范大学谢晋影视艺术学院。1994年，范玉林在电视剧《军人梦》中饰演第一男主角。1996年，主演古装剧《千秋英烈传·刺秦》。2009年因出演谍战剧《潜伏》中行动队队长马奎受到关注。2010年参演高希希执导古装剧《三国》，饰演孙坚一角。2011年参演《兄弟海》饰演“唐玉银”。2012年参演《决战燕子门》饰演鬼面掌门人“东方白”。2014年参演《乱世烟雨》饰演“金成天”。2015年在黎明主演的电影《君子道》中出演丁力一角。
