龙飞 (周杰 饰)
龙飞是列车上的警察，判断能力极强，智勇双全，是破案的神探，与肖克默契合作。他责任重大，对于列车上的反特务计划极为关键，不敢有丝毫懈怠。
龙飞的饰演者周杰介绍：
周杰，1970年8月5日出生于中国陕西省西安市，中国大陆男演员，上海戏剧学院表演系毕业，国家话剧院演员。1997年主演琼瑶剧《还珠格格》饰演福尔康，2000年主演古装探案剧《少年包青天》饰演包青天包拯。2006年成立北京杰出之作影视文化发展有限公司，2011年成立周杰工作室。2015年主演电影《零点杀机》。
辛红羽 (刘芸 饰)
辛红羽是一位漂亮的女乘务员，性格很热烈、很活泼、很执着、很勇敢，她对龙飞一见倾心，然而列车上的反特务计划极为关键，龙飞责任重大，不敢有丝毫懈怠。辛红羽义无反顾的爱上警察龙飞，并为完成革命任务而牺牲。
辛红羽的饰演者刘芸介绍：
刘芸，1982年12月26日出生于湖南省长沙市，中国内地女演员，毕业于中央戏剧学院2000级表演进修班。 2001年出演电视剧《命运的承诺》而踏入演艺圈，随后参演《三重门》、《我为歌狂》等影视剧。2004年凭借《大汉天子Ⅱ》中“秋婵”一角而受到。2007年登上《时代周刊》亚洲版八月号封面，成为了继章子怡、李宇春之后，第三位登上该封面的中国艺人。2008年凭借电视剧《鹿鼎记》中“沐剑屏”一角再度受到。之后还相继参演了《新一剪梅》、《北京爱情故事》、《女人帮·妞儿》等影视剧。2012年与文章合作贺岁电影《亲家过年》。 2015年12月，加盟电视剧《思美人》，饰演郑袖一角。
肖克 (于洋 饰)
肖克是由解放军转业为公安的一个人物，做事果断、雷厉风行，与龙飞是搭档。
肖克的饰演者于洋介绍：
于洋，1988年6月22日出生于黑龙江省鹤岗市，中国内地主持人、演员。2006年，因参加辽宁卫视《家家都有戏》节目而出道。2010年2月12日，在辽宁卫视春节联欢晚会中担任主持人。2月13日，首次登上中央电视台虎年春晚并表演小品《捐款》。2011年6月6日，获得第17届上海电视节开幕式暨2011新生代华语主持群星会十大新锐华语风采主持幽默机敏风采主持奖。 2014年2月25日，客串出演由董成鹏(大鹏)执导的网络喜剧《屌丝男士3》。2014年，作为《年代秀》主场战队嘉宾参与节目录制近40期。2015年5月，与赵屹鸥(鸥哥)共同主持深圳卫视打造的全明星约饭脱口秀节目《厨房的秘密》。2015年9月，与韩国主持人李昌明一起主持由中国深圳卫视与韩国KBS电视台联合制作的全明星跨国竞技真人秀节目《中韩梦之队》。
谢宝音 (王雅捷 饰)
谢宝音从容淡定、秀外惠中。是一名海归，喜欢穿着打扮，举止优雅，在那个年代里就是非常时尚漂亮的女人，可以说就是一个花瓶角色。
谢宝音的饰演者王雅捷介绍：
王雅捷，1979年9月5日出生于安徽省合肥市，中国内地女演员，毕业于安徽大学艺术学院舞蹈中专班以及上海戏剧学院表演系。2003年出演赵本山执导的电视剧《马大帅》饰演玉芬。2005年参演《马大帅3》饰演女一号玉芬。2009年获得第21届“金星奖”。2010年获得第4届“华鼎奖”电视剧女演员。6月推出自己首张同名音乐大碟《夜色北京》。2011年获得第13届中国电影表演学会奖金凤凰奖。2012年参演情感励志剧《风花雪月》饰演李畅。
秘密列车演员表(其他演员)
郑菊村 (张嘉译 饰)
周明天 (马少骅 饰)
杜明明 (郑罗茜 饰)
张刚 (孙军 饰)
杨佑亭 (董祁明 饰)
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