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。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。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。
左蓝 (沈傲君 饰)
左蓝是余则成真正的恋人。她美丽英勇，有文化有追求，一个完美情人。她的身份是共产党军调代表，余则成的公开身份却是国民党特务。一对恋人在天津国共军调期间意外相会，但只能忍受煎熬在敌人面前“演戏”。左蓝之死也是最催人泪下的一场戏，当时她甚至不知余则成与翠平是假扮的夫妻，以至翠平事后得知左蓝与余则成的关系时，边哭边打余则成。而荧屏前的观众也早已是泪湿衣襟。
左蓝的饰演者沈傲君介绍：
沈傲君(本名赵燕)，1976年9月29日生于黑龙江省哈尔滨市，毕业于上海戏剧学院，中国大陆女演员。1997年因拍摄百事可乐广告而出道。2001年主演古装历史剧《大唐情史》。2003年凭借主演的古装轻喜剧《神医喜来乐》提名第21届中国电视金鹰奖最佳女演员。2011年参演西藏历史剧《西藏秘密》。2013年凭借电影《胡巧英告状》获得第16届上海国际电影节之第10届电影频道传媒大奖最佳女主角奖，以及第14届中国电视电影百合奖。演艺事业外，沈傲君还热心参加《妈妈宝宝》《公益中国》等公益活动。
穆晚秋 (朱杰 饰)
汉奸穆连成的侄女，在余则成帮情报站站长敲诈穆连成时，晚秋爱上余则成。后因叔父逃亡日本，晚秋被迫嫁给党通局买卖情报的谢若林。在意外得知余则成与翠平真实身份后，晚秋被余则成说服，前往解放区投身革命事业。当余则成被命令继续在台湾潜伏时，晚秋以日籍华人的秘书的身份被派到他身边，与他结为夫妻继续地下工作。资本家里的娇小姐晚秋因爱而投身革命，最终蜕变成蝶。
穆晚秋的饰演者朱杰介绍：
朱杰，1984年10月11日出生于江苏省靖江市，中国内地女演员，上海戏剧学院2001级表演系本科生。2008年凭借《潜伏》中内敛的穆晚秋迅速走红，因饰演《雪豹》中温柔大方的萧雅被观众肯定。2010年在电视剧《黄金地带》《婆婆来了》中演绎了不同的角色，获得了观众的。2012年出演电影《三个未婚妈妈》。2014年主演电视剧《返城年代》，同年主演家庭情感剧《独生子》，饰演林小音。
谢若林 (曹炳琨 饰)
穆晚秋的丈夫，原中统局(党通局)的特工，但是却不务正业，专门四处转手倒卖各种情报。爱财如命，在他的意识里，没有阶级立场，没有是非对错，只要给他钱，他什么都愿意做。最终被余则成联合廖三民杀死。
谢若林的饰演者曹炳琨介绍：
曹炳琨，1983年3月25日出生于北京，中国影视男演员，毕业于北京电影学院。2008年，凭借在电视剧《潜伏》中饰演的谢若林一角而成名，并因此获得2009年南方盛典年度最佳新人奖。2010年，出演喜剧电影《决战刹马镇》。2011年，凭借在都市情感剧《青春期撞上更年期》的表现获得优酷影视指数盛典风云男演员奖。2012年，主演电视剧《AA制生活》。2013年主演电视剧《渗透》;同年凭借《因晴圆缺2》获得亚洲微电影节最佳男演员奖。2014年4月，由曹炳琨主演的电视剧《血色迷情》在南京影视频道播出。同年，凭借《渗透》获得华鼎奖“中国近代革命题材电视剧最佳男主角”。2015年1月，由曹炳琨主演的电视剧《兵变1929》在北京影视频道播出。2016年参演电视剧《黎明决战》。
潜伏演员表(其他演员)
廖三民 (王小毅 饰)
中共地下党员
吴太太 (马军勤 饰)
梅姐，吴站长的太太
秋掌柜 (刘昌伟 饰)
余则成在天津时的上级，药铺掌柜
罗掌柜 (陆羽 饰)
中共地下党员，余则成的联络员
李海丰 (石文忠 饰)
汉奸，被余则成刺杀
许宝凤 (孙岚 饰)
马太太 (徐婧灵 饰)
马奎的妻子
吕宗方 (卞涛 饰)
中共地下党员，余则成在军统总部情报处上级
龙二 (周博文 饰)
穆连成 (张国庆 饰)
大汉奸
洪秘书 (刘言语 饰)
吴站长的秘书，和马奎太太有私情
王占金 (崔嵩 饰)
原翠平村里的地主
周亚夫 (何波 饰)
站里的会计
戴笠 (姚刚 饰)
盛乡 (吉世光 饰)
保密局档案股股长
旁白 (徐涛 饰)
叶先生 (任学海 饰)
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