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- 狄仁杰
扮演者： 黄宗泽
县令狄知逊之子，外表俊朗，博学多才，文武双全。性格桀骜不驯，睿智机敏，处事缜密细心，擅从微小细节中洞察全局。临危不俱，常处处化险为夷。
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- 武媚娘
扮演者： 林心如
外貌娇媚，机智聪颖，与李治皇帝生死相许，进入王府后，处世小心谨慎，后成为一代女帝王。
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- 李治
扮演者： 袁弘
唐朝皇帝，掌管一切朝中事物。优柔寡断、重情重意，深爱武媚娘，欣赏狄仁杰的足智多谋，尽心为保全大唐江山劳心费力，是一代明君。
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- 王元芳
扮演者： 马天宇
尚书王佑仁之子，当朝郦妃的胞弟，京城四少之首。翩翩佳公子，能文善武，是个恃才傲物的天之骄子，最初一心与狄仁杰一争高下后与之结为生死之交，一直在旁协助他。
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- 李婉青
扮演者： 戚薇
相貌清丽，超凡脱俗，医道高超，善于验尸，是个身世扑朔迷离的女子。与狄仁杰、王元芳、童梦瑶结伴四处游历，屡破奇案。
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- 童梦瑶
扮演者： 孙骁骁
狄仁杰的青梅竹马，俏皮活泼，天真无邪，虽不会武功，但却聪明机智，跟着狄仁杰浪迹天涯，遇上元芳后对其一见钟情。
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- 王佑仁
扮演者： 施大生
刑部尚书，安王妃的父亲，位高权重，老谋深算，工于心计，为得皇位不择手段，阴险毒辣到令人发指。
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- 杜静秋
