电影《寒战2》的主要演员及所饰角色如下：
核心主演阵容郭富城饰演刘杰辉，现任警务处处长，是影片中推动剧情发展的关键人物，负责应对一系列复杂危机。梁家辉饰演李文彬，前任警务处副处长，因涉及案件与刘杰辉形成对立关系。周润发饰演简奥伟，前高等法院原讼廷特委法官，以法律视角介入警界权力斗争，为剧情增添司法层面的张力。
警队系统角色杨采妮饰演梁紫薇，高级助理处长（监管处），负责内部监督工作；林文龙饰演区浩麟，警务处副处长（管理），分管行政事务；黄德斌饰演韩孝忠，警务处副处长（行动），主导一线执法；蒋志光饰演莫锦泉，警务处副处长（刑事及保安处处长），统筹刑事案件调查。彭于晏饰演李家俊，前警员，李文彬之子，因犯罪行为成为多方争夺的焦点；杨祐宁饰演何国正，前高级警员，涉及案件核心阴谋；吴樾饰演胡天闻、林敬刚饰演傅展鹏、林伟饰演陈志坤，均饰演前高级警察，构成警队内部复杂势力网络。
司法与廉政系统角色文咏珊饰演欧咏恩、周笔畅饰演潘静思，均饰演大律师，在法庭辩论中推动案件真相揭露。李治廷饰演张国栋，廉政公署首席调查主任，负责调查警队高层腐败；徐家杰饰演麦启文，廉署执行处首长，统筹反贪行动；何伟业饰演郭伟明，ICAC高级调查主任，协助张国栋完成取证工作。
其他关键角色张国柱饰演蔡元祺，前警务处处长，幕后策划多起事件；马伊琍饰演刘陈雪儿，刘杰辉妻子，其安危直接影响主角决策；范志博饰演马慧玲、何启南饰演黄永康，均饰演要员保议组高级督察，负责重要人物安保；骆应钧饰演马卓贤、梁华生饰演李树升，均饰演立法会议员，通过政治手段干预警界事务；李子雄饰演黎永廉，律政司司长，在司法层面施加影响力；尹子维饰演杜文，总警司（资讯科技总监），掌握警队技术资源；范振锋饰演游国雄，飞虎队行动指挥官，执行高危任务。
特殊角色李凯贤饰演潘国柱，表面为醉酒男，实为简奥伟外甥，暗藏关键线索；朱慧敏饰演徐虹，雪茄吧老板娘，其场所成为多方势力交锋的隐秘地点。
