| 角色 | 饰演者 | 角色介绍 |
| 马东 | 胡军 | 年轻的国家安全侦察员，思维敏捷、身手矫健、潇洒不羁，奉命潜入国家军工单位——202厂，暗中调查机密原料泄露，与国外间谍势力展开了一场惊心动魄的斗争。期间结识好友陈其乾，并与他共同爱慕厂花冯书雅，碍于任务与身份忍痛割爱。25年来，面对亲情、爱情与国家利益，他一次又一次陷入艰难抉择。 |
| 冯舒雅 | 左小青 | 02厂总工程师冯景年的千金，也是军工厂的一名科研人员，是一名年经的技术骨干，也是80年代的一名新女性，更是马东和陈其乾心中的女神，其性格温柔细腻，雷厉风行，三十年后成为202厂的总工程师，主要负责航母的研发。 |
| 陈其乾 | 赵立新 | 202厂助理工程师，头脑聪明，才能卓越，一直喜欢着总工程师的千金冯书雅，曾经协助过马东破坏过间谍组织，在和冯舒雅结婚不久之后失踪，马东、冯书雅等人都以为他已经被间谍杀害，重新组建了家庭。多年之后陈其乾“死而复生”，并且已经成了敌方的间谍，在和马东的斗智斗勇中失败。 |
| 王禹 | 刘交心 | 国安侦查部处长，是马东父亲的得意门生，经验老道，沉稳智慧，有着敏锐的洞察力，为人很是严肃、正直，总是训斥不安命令做事的马东，虽如此内心却很柔软，对马东一直关爱有加，把他当亲儿子对待。 |
| 杜哲 | 郑昊 | 国安侦察部侦查员，和马东是同事，参演了抓捕查理的间谍活动，心思缜密，一直是王禹处长的得力干将，在马东进入202厂子潜伏的时候他一直负责外围事项，是摧毁国际间谍盗取特殊钢的侦查员之一。 |
| 高进 | 侯勇 | |
| 陈娟 | 李凤绪 | 军工202厂车间主任，热情大方，性格热情大方，为马东、冯舒雅的调查提供了诸多便利，后成为凯越集团航母研发的中流砥柱。 |
| 冯景年 | 侯长荣 | 02厂总工程师，冯书雅的父亲 |
| 刘芳 | 陈剑月 | |
| 韩伟光 | 施大生 | 202厂三车间副主任，冯书雅和陈其乾的师傅 |
| 张文鸿 | 徐卫 | |
| 乔敬堂 | 赵峥 | |
| 齐延志 | 李心敏 | 潜伏在202厂多年重新被激活的间谍 |
| 朱英功 | 黄海 | |
| 马承志 | 高旭阳 | 冯书雅的儿子，出国留学突然携未婚妻回国 |
| 汪都楠 | 程怡 | 202军工厂保卫科科长汪崇义的女儿，和冯舒雅是从小一起长大的闺蜜，是202厂人见人怕的小霸王，张扬跋扈、大大咧咧、神经有点大条，和马东不打不相识，冰释前嫌之后一直当马东是哥们儿，在和马东的接触中逐渐被吸引，和冯舒雅同时爱上了他，三人展开了长达三十多年的虐恋纠葛。 |
| 茹珂 | 奚望 | 华裔女子，冯舒雅和陈其乾的儿子马承志的未婚妻，马承志归国之后将其带回，虽然看似合情合理，而心思缜密的老侦查员马东从职业敏感出发，怀疑她的身份，其实她也是敌人安插的间谍。 |
| 高翔 | 张译文 | |
| 陈先明 | 高明 | 202厂厂长，正直严明 |
| 汪崇义 | 刘威 | 202厂保卫科长 |
| 雅各布 | 大卫·派克 | |
| 查理 | 柯国庆 | |
| 凯莉 | 诺埃尔·迪布瓦 | |
| 李冲 | 王翰林 | |
| 迈克.李 | 孙玮 | |
| 薛振华 | 刘金妮 | |
| 王宇航 | 姜猛 | |
| 韦强 | 魏子千 | |
| 黄珊 | 应媛 | |
| 张鹏 | 李侗樽 | |
| 辛景荣 | 闫寒 | |
| 郭永顺 | 毕晓晨 | |
| 张干事 | 李茂才 | |
| 胡劲玮 | 黄哲 |
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