张静初 饰演 叶文洁
2003年参演电影《孔雀》成名，2005年并凭借此片获得第55届柏林国际电影节银熊奖。
参演作品：《芳香之旅》《尖峰时刻3》《唐山大地震》《天机·富春山居图》
叶文洁生于1947年6月，卒于2007年，天体物理学家、ETO统帅。1979年10月21日，已经怀孕的叶文洁收到三体星回复的讯息，并不顾警告再次向三体文明发送信号。当日下午，叶文洁发现“红岸”基地政委雷志成查获三体文明的存在，为保守秘密，叶文洁杀死了雷志成与丈夫杨卫宁。1980年，叶文洁产下女儿杨冬，2007年，叶文洁在杨冬墓前向罗辑告知了宇宙社会学的两个公理和两个概念。在随后参加的“地球三体组织”聚会中被捕，后死于“红岸”基地遗址。
冯绍峰 饰演 汪淼
本名冯威，2011年凭借电视剧《宫锁心玉》成名
参演作品：《兰陵王》《鸿门宴》《画皮2》《二次曝光》《太极之英雄崛起》
汪淼是《三体》的男主人公，纳米材料科学家，飞刃材料的主要研发者，曾暗恋丁仪的女朋友杨冬。深入三体游戏并潜伏进入ETO组织，为消灭人类叛军ETO组织做出了贡献。其研制的飞刃材料，在“古筝行动”中起到了决定性作用。曾经历“整个宇宙将为你闪烁”。
唐嫣 饰演 申玉菲
2007年出演《诛仙》MV女主角陆雪琪而受关注。2009年因《仙剑奇侠传三》中紫萱一角人气飙升。
参演作品：《夏家三千金》《爱情睡醒了》《X女特工》《金玉良缘》《何以笙箫默》《千金女贼》《活色生香》
申玉菲日籍华裔物理学家，科学边界成员，ETO拯救派重要成员。在南方一座深山中的寺庙中发掘丈夫魏成，曾说出“佛祖保佑我主脱离苦海”。因欲揭穿降临派的阴谋被潘寒枪杀。
张光北 饰演 常伟思
1993年在电视剧《三国演义》中饰演吕布一角。2005年，与李幼斌、何政军合作主演电视剧《亮剑》。
参演作品：《芙蓉镇》《弧光》《哗变》《王府井》
常伟思是陆军少将，史强曾经的上司，将史强调入针对ETO的作战中，于六十八岁去世。去世前警告人们注意章北海的思想问题，但未得到重视。
杜淳 饰演 魏成
2011年，凭借电视剧《古今大战秦俑情》荣获大本钟奖之金独角兽奖“最受推崇男演员”奖。
参演作品：《汉武大帝》《大旗英雄传》《51号兵站》《走西口》《青春期撞上更年期》
魏成，数学天才，在南方一座深山中的寺庙中寻求清净时，遇到了申玉菲，并成为申玉菲的丈夫，尝试用“进化算法”解决三体问题，被降临派和拯救派双重威胁。
吴刚 饰演 史强
中国男演员，毕业于北京人民艺术剧院，北京紫微星空文化传媒有限公司签约艺人。
参演作品：《堆积情感》《黑蚂蚁》《秋海棠》《潜伏》《汉阳造》《我的绝密生涯》。
史强是《三体》和《黑暗森林》的重要角色，国安情报人员。在《三体》中提出古筝行动，攻击“审判日”号 ，使伊文思死亡。在《黑暗森林》中负责保护罗辑，帮助罗辑找到庄颜，在危机纪元后期主动保护了罗辑。
张翰 饰演 潘寒
代表作：《一起来看流星雨》。2014年因承包鱼塘而在网络上走红。
参演作品：《一起又看流星雨》《一不小心爱上你》《胜女的代价》《杉杉来了》
潘寒，环保主义者、生物学家，“科学边界”里最著名的人物之一，ETO降临派成员，因枪杀申玉菲被统帅叶文洁定性为背叛组织，被核弹女孩扭断头颅而死。
程媛媛 饰演 杨冬
代表作：李少红版《红楼梦》中饰演平儿
参演作品：《失忆迷城》《黄金大劫案》《虐面人》
杨冬是物理学家，叶文洁的女儿。物理秩序崩溃以后，杨冬精神十分脆弱，接着在知道叶文洁和三体世界的秘密以后不堪重负跳楼而死。
李炫臻 饰演 黑客女孩（疑似核弹女孩）
网络红人“雪糕妹妹” ，中国传媒大学播音主持专业韩国留学生。
2014年第六季中国校花大赛总决赛冠军。 2015年参与录制央视益智游戏类节目《开门大吉》。
黑客女孩（核弹女孩）是统帅叶文洁护卫之一，疑似孤儿，在ETO大会上，优雅的杀死了潘寒，手持核弹和军方对峙，最后被史强开枪破坏而流产的核弹炸死，成为唯一死于核弹的人。
杜志国 饰演 雷志成
代表作：《雍正王朝》《贞观长歌》
参演作品：《丁汝俊》《欢乐英雄》《七七事变》《天下粮仓》《从将军到士兵》
雷志成是红岸基地政委，后被叶文洁杀死。
胡海锋 饰演 纣王
参演作品有电视剧《浦江危情》《风声传奇》《大屋下的丫鬟》《画魂》《舞乐传奇》等，电影《小镇往事》《一轮明月》。
纣王是三体模拟游戏游戏里面的角色商纣王，经典台词：“用文火！”
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