男主是近些年佳作頻出的秦昊，劇中他將挑戰一人分飾兩角。

哥哥宋卓文是我方經驗豐富的特工，頭腦冷靜、心思縝密，五年前對關雪有救命之恩。

弟弟宋卓武原是一個性格魯莽、行動果敢的小警察，被關雪誤認為是救命恩人，破格提拔為特務科的骨干。

兩兄弟時隔多年在哈爾濱相遇，弟弟被哥哥忠誠的信仰所說服，兄弟二人開始了互換身份的潛伏之旅。

劇中，兄弟兩人一個在明處談笑風生，一個在暗處伺機而動，相當期待秦昊這次會如何演繹。

女主是大家非常熟悉的85花楊冪，劇中她飾演了特務科科長關雪，外表看似美艷動人，實則隱忍腹黑、心狠手辣，對背叛自己的人一點也不手軟。

在提拔了宋卓武之后，她其實一直暗中觀察，各種蛛絲馬跡她都不會放過，為了達到目的甚至不惜把自己的親弟弟作為誘餌。

預告片中的楊冪著實美出了新高度，無論是旗袍還是制服她都能穿出不一樣的風情。顏值是到位了，但演技能不能達到諜戰劇的要求還是個未知數，畢竟這部劇的配角個個實力不俗，演技是不可能蒙混過關的。

配角

張子賢雖然一直是劇紅人不紅，但演技卻不可小覷，在《叛逆者》中飾演的副站長王世安就給觀眾留下了深刻印象。

這次他飾演的潘越升級為站長，是一個城府極深的角色，多次暗中布下圈套來試探宋卓文和宋卓武兩兄弟。

馮兵憑借《狂飆》中的老默一角可謂是家喻戶曉，劇中他飾演的馬伯樂不再是冷酷無情的殺手，而是一位老實巴交的警察，和宋卓武是生死之交。

欒元暉是一位萬金油配角，無論正派還是反派他都能駕馭得游刃有余。劇中他飾演的胡彬是一個身份頗為神秘的角色，游走在黑白之間，曾對宋卓武展開過緊追不舍的追殺。

矢野浩二也是中國觀眾的老熟人了，在劇中他飾演了關東軍高級軍官淺野大吾，笑里藏刀的他表面一套，背后又是一套，僥幸逃過了男主的暗殺行動。

蔣奇明本年度也是大放異彩，在《漫長的季節》中，他憑借啞巴一角獲得了觀眾的一致認可。他飾演的田小江是一個初出茅廬的小警察，卻意外卷入了敵我雙方的隱蔽戰線，成為關雪拉攏的重要棋子。

《哈爾濱1944》的制作班底和演員陣容可以說是相當強悍，尤其是楊冪飾演的反派，更是決定了整部劇能達到怎樣的高度。