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- 明台
扮演者： 胡歌
军统特工，代号“毒蝎”，军统上海站行动组组长，后加入中国共产党，双面间谍，善于伪装。上海明氏家族小公子，饱读诗书，风流倜傥，身手不凡。因在班机上救过军统高官王天风的性命，而被王天风看中并委以重任。然而本已复杂的身份背后，他又是中共地下党负责人黎叔遗失多年的孩子，他游走在黑白之间，时而狡黠如狐敏捷似剑，时而干净如水温暖似光，纵然身份重重、伪装多变，他的内心也从未沾染污秽，一颗爱国救国之心从不曾动摇。击毙藤田后，和未婚妻锦云离开上海前往北平执行任务。
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- 程锦云
扮演者： 王乐君
中共地下党锄奸小组成员。在与明台的一次次合作中产生感情，后与明台订婚。对明台加入中共地下党起了很大的作用。最后和明台前往北平执行任务。
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- 明楼
扮演者： 靳东
表面为汪伪政府的经济司首席财经顾问，也是军统特工，代号“毒蛇”。而实际上是中共地下党一员，多重身份。上海明氏家族二公子，城府深厚，厌恶任何人（包括自己的兄弟）背着他先斩后奏，即便对最亲近的姐姐不曾袒露过真心。后来继续以汪伪国民政府官员的身份潜伏在敌人内部。
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- 明镜
扮演者： 刘敏涛
上海明氏企业董事长，明家大姐，红色资本家，多次资助中国共产党。总是容易情绪化，即便是明楼也不敢因为明台得罪她。外柔内刚、宠爱小弟明台，为了家族企业和弟弟可以付出一切。最后在火车站，被藤田劫持后身中数枪，不愈身亡。
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- 汪曼春
扮演者： 王鸥
汪伪政府特工总部情报处处长，心狠手辣，惨无人道，明楼师妹兼前女友，一直爱慕明楼，反被他利用为掩护真实身份的幌子。最后遭到明楼算计被76号清除被逮捕，看清了明楼面目的她怀恨在心，逃狱并劫持了明楼的姐姐明镜，最后被明楼和明台联手将其毙命。
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- 于曼丽
扮演者： 宋轶
明台生死搭档，本为国民党军统监狱中的死囚，后因为坚韧不屈的性格被选中成为明台执行任务的搭档，在合作中深深地爱上了明台，愿意为明台付出一切，然而命运决定了她只能将这份爱深深地藏在心里，至死不渝。死间计划里，毫不知情的她遭到“出卖”，被特务连开数枪，英勇殉国。
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- 明诚
扮演者： 王凯
明楼的私人助理，明公馆的独立管家。受明家恩养，接受高等教育，出国留洋，将明家当成自己的家。后来继续以汪伪国民政府官员的身份潜伏在敌人内部。
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- 郭骑云
扮演者： 王铮
王天风的副官，为人正直，后听从王天风调遣和明台、于曼丽来到上海，多次跟随明台执行任务。在王天风制订的“死间计划”里，毫不知情的他在护送密码本时，被假意叛变，实则执行死间计划的王天风打死，英勇殉国。
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- 王天风
扮演者： 刘奕君
军统特工，代号“毒蜂”，为人心狠手辣，生性多疑。只因被明台救过一命，欣赏明台的聪慧果敢，将其培养成为优秀的军统特工，并委以重任。虽是优先允许明台从军校内毕业，但无论是实施计划还是下发命令都刻意让明台陷入危险境地的表现，让明楼对他无比地反感。后与明楼联合制定实施“死间计划”，架空明台的性命安全。为了完成“死间计划”，不惜牺牲自己和明台两个同伴的性命，最终使“死间计划”顺利完成，自己则被明台割喉牺牲。
