美艳迷人的天真少女，太阳花。表面看起来大大咧咧，没心没肺，口无遮拦。和徐碧城相反，表面看似冒冒失失其实内心缜密，是一名素质极佳的中共女特工——陈深的上线“医生”。掩护身份是电影厂的三流女演员。她深爱陈深，不求回应，为保护陈深的安危，哪怕飞蛾扑火，付出生命，也无怨无悔。

弃明投暗的汪伪特工队队长，为人心狠手辣，变态病娇，野心满满，性格扭曲，为达目的不择手段。在原著更是一惊一乍，神经质。但内心深处也有柔软的一面，渴望一份温暖的爱。深爱李小男。视李小男为心底里的白月光，太阳花。

毕忠良的妻子，为人善良慈悲，乐于助人。信教，是全剧不参与各种阴谋，置身于事外的女性，原著也是活到最后有所善终的人。

剃头匠出身的双面间谍，潜伏在汪伪特工总部首领毕忠良身边的特工。《麻雀》中的陈深，在非常时期加入共产党地下组织，并受命“转投”汪伪特工机关。他喜欢喝一种叫格瓦斯的汽水，常去米高梅舞厅跳舞，混迹于欢场，还帮着汪伪特工头目经营鸦片生意。无论从哪个角度看，他算是一个混得不错的上海“白相人”，也有点儿职位，能呼风唤雨。但是浮华的背后，我们看到的是一名沉默的战士，经历着表面波澜不惊、实则惊心动魄的战斗。他的身边没有亲人，但他并不孤独，他对党无比忠诚。在深潜的人性中，只有信仰始终如一。他坚信，人一旦有了高尚的信仰，浮躁的心灵就有了熨帖，人生的奋斗就有了意义。

柳美娜在剧中是特别行动处档案室管理员，是影响剧情的重要人物之一，喜欢唐山海（原著喜欢陈深）。风情万种的女人柳美娜，由刘珈彤饰演。看过小说的人都知道那是魔窟里的一枚情痴，掌管高度机密却只向往一份纯爱，为了心中之恋可以飞蛾扑火般放弃一切。

她浪漫多情气质出众，被临时安排为唐山海妻子，共赴上海汪伪特工机关卧底。她爱陈深，却不能明言。她不爱唐山海，却由于他的死，得到了真正的成长。于诡谲狼穴中凤凰涅盘，在生死线上华丽转身。她变得寡言、机智、自信，最终复仇，完成任务，却仍得不到内心的平静。

毕忠良的顶头上司，徐碧城的舅舅。为人老谋深算，甚至心计和谋略都在毕忠良之上。全剧布下的局数不胜数，细思极恐，让人深寒。

毕忠良在行动处的心腹。

代号宰相，主角陈深的唯一亲人，原著和电视剧一开始不久就去世，但是围绕整部剧的灵魂人物。信仰坚定的革命主义者，因为叛徒出卖而被捕。为了信仰和亲情，毅然放弃陈深精心策划的营救，决然慷慨就义。

因曾在战场上被陈深救回了一条命，而与陈深情同兄弟。因抓捕“宰相”开始对陈深怀疑，并步步紧逼，设下重重杀机。为人老谋深算，心思慎密，其实在行动处里除了自己谁都不信。有文人情调，喜欢喝酒。

和陈深并肩战斗的一名亦敌亦友的军统人员。他有爱情，有梦想，温文尔雅。他是国民党军统特工，城府极深，和周冬雨饰演的徐碧城结为假夫妻，潜入汪伪政府内部。虽然是唐山海是徐碧城名义上的丈夫，但他深爱着徐碧城，多次因双方的鲁莽、感情用事而闯祸，收拾烂摊子。