李保国(张国强 饰)
农大教授，出身农民、外表朴实。个性霸气直接，做事认真，追求完美，只讲道理不讲情面。在山区综合治理及经济林开发方面造诣精深并学以致用，在学生学习和对农民技术的培训上，铁面无情，令人生畏，在其他方面则是良师益友。同时，非常勤奋好学，不断在科研项目上推陈出新。
李保国的饰演者张国强介绍：
张国强，1969年9月30日出生在黑龙江省佳木斯市，中国内地影视演员、话剧演员。毕业于黑龙江艺术学校佳木斯话剧表演班。黑龙江省第十二届人大代表。 1990年，参演了第一个电视单本剧《硝烟散后》。1997年，参演首部电视剧《滴水年华》。2004年主演首部电影《常隆基》。2006年，张国强因在电视剧《士兵突击》中饰演高城一角而成名。2008年3月9日，主演电视剧《我的团长我的团》扮演张迷龙。9月17日，在电视剧《我的兄弟叫顺溜》中饰演司令员陈大雷。2010年3月28日，获得第14届全球华语榜中榜暨亚洲影响力大典最佳电视剧男演员(内地)奖。6月30日，在电视剧《永远的忠诚》中饰演沈浩书记。9月24日，主演都市剧《王海涛今年四十一》。2011年11月7日，凭借《永远的忠诚》中沈浩一角获得第3届中国新农村电视艺术节最佳男主角奖。2012年，主演电视剧《推拿》。2013年8月，主演电视剧《邻居的诱惑》、《英雄戟之影子战士》。2016年，在梦继执导的战争史诗剧《三八线》中饰演男主角李长顺。2017年，由中央电视台、内蒙古党委宣传部等单位联合出品的三十四集电视连续剧《北方大地》中饰演男主角王中天。
郭素萍(徐百卉 饰)
农大研究员，性格温和开朗、心胸阔大、热情善良，作为农林方面专职科研人员，虽长期在农村驻点，但保持城市知识妇女的时尚和知性。和李保国的关系上，亲密、平等、合作。在人际交往上，以她的温婉平和及与人为善的态度多方为有时生硬霸气的李保国拾遗补缺、化解矛盾。
郭素萍的饰演者徐百卉介绍：
徐百卉，1983年8月3日出生于吉林省长春市，毕业于中央戏剧学院02级表演系本科，中国内地女演员。
2004年，出演个人首部电视剧《小留学生》，从而正式进入演艺圈。2005年，出演古装武侠剧《碧血剑》。2006年，因在古装传奇剧《日月凌空》中饰演杨美云而在娱乐圈崭露头角。2008年，主演年代抗战剧《中天悬剑》。2009年，在古装传奇剧《孔子》中饰演颜征在。2011年，因在民国谍战剧《代号十三钗》中饰演徐子晏而获得更多关注。2012年，在家庭伦理剧《有你才幸福》中饰演李晴。2013年，出演医疗题材剧《产科医生》。2014年，主演年代谍战剧《风云年代》。2015年，在知青情感剧《遥远的距离》中饰演苏扬。2016年，在知青情感剧《我的仨妈俩爸》中饰演白鸽，同年徐百卉凭借电视剧《芈月传》获得第28届中国电视金鹰奖观众喜爱的女演员奖提名。2017年，凭借电视剧《大好时光》荣获第13届电视剧南方盛典最受观众喜爱角色人物奖，并在战争传奇情感剧《锻刀Ⅱ不死的战士》中饰演曾文媛，在民国传奇剧《过河卒》中饰演李素瑶，在农村现实主义题材电视剧《太行赤子李保国》中饰演郭素萍。
牛志刚(褚栓忠 饰)
顾家庄支部书记。是农村少有的中等文化、有行动力、当过兵、见过世面的干部。有担当、肯负责、识大体，是李保国这样的科研人员和农民沟通的桥梁，也是农村改革的中坚。
牛志刚的饰演者褚栓忠介绍：
褚栓忠，中国大陆男演员，1971年1月18日出生，毕业于中央戏剧学院表演系。1997年参演小剧场话剧《俺爹我爸》中饰男主角兼编剧 。1998年参演《人子》饰王自力;《青春波尔卡》饰华小阳。2004年主演《无愧苍生》饰高明山;《红领章》饰李胜利;《血色浪漫》饰郝云鹏。2009年参演热剧《喜耕田的故事2》饰二虎。2011年《大男当婚》饰方牧之。2012年参演《婚巢》饰廖哥;《翠兰的爱情》饰陈大川。2014在新剧《马向阳下乡记》饰演“捣乱分子”刘玉彬。2017年，主演吴秀波、刘涛、李晨、于和伟电视剧《军师联盟》剧中饰演陈群。同年8月，出演陈伟霆、马思纯、叶祖新领衔主演都市激战题材电视剧《橙红年代》。
尹宝玉(刘家良 饰)
李保国前同事，因目睹山村贫困，自觉好不容易考大学跳出农门，不愿意随李保国所在课题组整天出入山村，与农民无异，从课题组逃离。后来因为想快速致富，从事多种职业，皆因急功近利，无功而返。后来终因不走正道，欠各种贷款无法偿还，穷困潦倒后出车祸身亡。
尹宝玉的饰演者刘家良介绍：
刘家良(1934年7月28日-2013年6月25日)，出生于广东省广州市，中国香港导演，武术指导。南派功夫洪家拳的嫡系传人。1943年，开始跟随父亲刘湛学习洪拳。1950年，随父投身电影界，开始在幕后工作。1953年，出演第一部电影《黄飞鸿》。 1963年，开始与唐佳合作担任《南龙北凤》武术指导。1965年，因担任张鑫炎执导电影《云海玉弓缘》的武术指导而被人们所熟识。1974年，跟随张彻远赴台湾，为多部电影设计动作。1975年，首次独立执导电影《神打》。1978年，执导动作电影《少林三十六房》。1981年，执导动作电影《长辈》，成就了女星惠英红。1986年，赴内地与李连杰合作拍摄电影《南北少林》。1990年，担任美国电影《忍者神龟》的动作指导，成为首位赴好莱坞的华人武术指导。1994年，因为电影《醉拳Ⅱ》设计动作而获得了第31届台湾电影金马奖最佳武术指导以及第14届香港电影金像奖最佳动作指导。1995年，因身体不佳而减少电影制作。2005年，参演徐克执导动作电影《七剑》。2010年，获得第29届香港电影金像奖终身成就奖。2013年6月25日，刘家良在香港仁安医院因病逝世，享年79岁。
郭大亮(沈冲 饰)
男，黄石岗村民，热衷考大学，从恢复高考开始考起，一直考了五年都没有考中。大龄青年，没人肯嫁他，刚好有个远房亲戚帮着说合了一家在顾家庄的姐弟换亲。换来的老婆受不了，逃婚。李保国来到黄石岗村后，辅导郭大亮，帮助他去农大学习，让他重新燃起希望，后成为远近闻名的果树技术员。
郭大亮的饰演者沈冲介绍：
沈冲 ，中国大陆男演员，1984年出生黑龙江省。2013年，参演李京执导，杨烁、董维嘉等主演的抗日电视剧《绝路逢生》，剧中饰演田鼠;2014年，参演由简川訸执导，闫妮、张博主演电视剧《王大花的革命生涯》，饰演臭鱼同年;同年，参演由张建栋执导的现代警匪剧《看守所风云》饰演马志国;同年12月，参演李京导演执导，贾一平主演的抗日题材电视剧《我叫赵红花》平饰演马六。
牛德福(赵小川 饰)
邢台公社书记，还兼着黄石岗的支部书记，华北农大和黄石岗大队，统一成立一个小流域治理领导小组。牛德福身上还保有着农民的朴实和传统思想，面对李保国的治理改革持不完全信任态度。
牛德福的饰演者赵小川介绍：
赵小川，出生于辽宁省沈阳市，毕业于中央戏剧学院表演系08级本科班，中国内地男演员。
因在毕业大戏《虎符》中饰演男主角被受关注，在电影《好想和你在一起》饰演帅气的毛健，是一颗冉冉升起的新星。
李东齐(于小彬 饰)
1岁多—中学生—成年。李保国和郭素萍的儿子。个性温和老实，从小被放养，独立生活能力超强，对从小父母不在身边没有怨言，反而庆幸没人在耳边啰嗦。但是因无人督促，学生成绩受影响，考学过程多有不顺。
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