陳道明 飾演 劉邦
出身平民，秦朝時任泗水亭長，稱沛公。秦亡後被封漢王，後於楚漢戰爭中擊敗西楚霸王項羽，統一天下，成為漢朝開國皇帝。權詐、霸氣卻又無賴、腹黑。
何潤東 飾演 項羽
中國古代傑出軍事家，秦末起義軍領袖。秦亡後自立為西楚霸王。後在楚漢戰爭中為漢王劉邦所敗，在烏江自刎而死。歷史上最為勇猛的武將。性格莽撞，重義氣。
段奕宏 飾演 韓信
「漢初三傑」之一，劉邦的重要謀士，西漢開國功臣。「王侯將相」韓信一人全任，曾先後為齊王、楚王，後貶為淮陰侯。因遭到劉邦的疑忌，最後被安上謀反的罪名而遭處死。
秦嵐 飾演 呂雉
堅忍不拔的女性，劉邦起義前的賢內助，生活一再給她打擊。後來母儀天下。在《楚漢傳奇》中，呂雉主要集中的都是年輕時的戲份，成為呂后以後的兇狠毒辣著墨不多。
李依曉 飾演 虞姬
常隨項羽四處徵戰，是項羽的紅顏知己，後項羽在垓下被圍，虞姬跳舞，項羽吟道：力拔山兮氣蓋世，時不利兮騅不逝。騅不逝兮可奈何，虞兮虞兮奈若何！隨後，虞姬自殺。
孫海英 飾演 範增
項羽主要謀士，被項羽尊為「亞父」。公元前206年隨項羽攻入關中，後在鴻門宴上多次示意項羽殺劉邦，又使項莊舞劍，意欲藉機行刺，終未獲成功。楚漢對峙時，陳平成功離間項羽範增君臣，範增一氣之下辭官歸裡，途中病死。
楊立新 飾演 蕭何
早年任秦沛縣獄吏，秦末輔佐劉邦起義。攻克鹹陽後，他掌握了全國的山川險要、郡縣戶口。楚漢戰爭時，他留守關中，使關中成為漢軍的鞏固後方，不斷地輸送士卒糧餉支援作戰，對劉邦戰勝項羽，建立漢代起了重要作用。
于和偉 飾演 秦始皇
秦朝開國皇帝，在位37年。創立了皇帝制度，在中央實施三公九卿制，地方廢除分封制，實行郡縣制，北擊匈奴，南服百越，開創了大一統的中國。猝死沙丘宮後，秦王朝民不聊生，流寇四起。引發了群雄逐鹿中原的楚漢傳奇。
徐錦江 飾演 魏王
魏豹是原戰國時魏國的貴族，陳勝起義時曾立其兄魏咎為魏王。後秦將章邯攻魏時候魏咎被迫自殺。魏豹逃亡至楚，向楚懷王借兵數千人，攻下魏地二十餘城，自立為魏王。項羽大封諸侯時，改封西魏王，後韓信破魏，為漢將所殺。
霍青 飾演 張良
「漢初三傑」之一，被尊為「謀聖」，輔佐劉邦的重要功臣，漢王朝的開國元勳之一。以出色的智謀，協助漢高祖劉邦在楚漢之爭中最終奪得天下。待大功告成之後，張良及時功成身退，避免了韓信、彭越等鳥盡弓藏的下場。