《特工任务》全部演员表名单及角色介绍如下：
韩庚 饰 高天阳：津海市国安局侦查科科长，肩负惩恶扬善的责任。为揪出间谍活动幕后黑手，他以身犯险深入游戏，在复杂的局势中与各方势力周旋，展现出坚定的信念和卓越的领导能力。
周放 饰 吴熙：表面上是“特工任务”游戏玩家，实则是侦查科潜伏在游戏中的情报人员。她深入游戏调查案件，与高天阳携手邂逅，共同抓出幕后策划者，成功粉碎敌人计划，为维护国家安全立下汗马功劳。
魏大勋 饰 黄子诚：国安局侦查科科长高天阳的弟弟，深陷游戏中无法自拔。后被高天阳解救，经过反省后，他利用自己的游戏经验成为侦查科线人，为打击间谍活动贡献自己的力量。
李一桐 饰 姚瑶：“特工任务”游戏玩家，玩游戏时邂逅黄子诚。看似偶然的相遇实则蓄意，她是间谍，是组织用来拉黄子诚下水的诱饵，在游戏中扮演着复杂而危险的角色。
王丽坤 饰 张嘉惠：游戏玩家，身份神秘，是敌是友难以分辨。她可能是隐藏身份的线人，也可能是“夜雾”暗中培养的间谍，其神秘的身份为剧情增添了许多悬念。
杨祐宁 饰 肖逸：新身份成谜，眼神冷酷神秘，能破解新线索带来压迫感，在间谍活动中扮演着重要角色，其真实目的和立场令人捉摸不透。
此外，还有王阳 饰 周哲一、朱雨辰 饰 韩杰、郑罗茜 饰 陈婷、李晓峰 饰 安佑晨、何杜鹃 饰 于潇玥、李晓明 饰 诗琪、康可人 饰 姜小花、张雅玫 饰 朱言、吴茉彤 饰 小白、孙强 饰 秦怀仁、尹子维 饰 托尼、刘之冰 饰 方永平、张昊唯 饰 方陆、岳跃利 饰 黄家明等演员参与演出。
