白嘉轩(张嘉译饰)
作为一族之长，他以“仁义”待人，广施善举。一生七娶七丧，育有三子一女。作为族长，他办学堂、修祠堂、定《乡约》、策交农，反对田小娥进祠堂并将其鬼魂永镇六棱塔。作为严父，白嘉轩与最器重的儿子断绝父子关系、与最疼爱的女儿断绝父女关系。黑娃派土匪打断了他的腰，他仍采取不追究的态度，以德报怨，亲自迎接黑娃回家祭祖。最后得了“气血蒙目”，被挖去了一只眼睛。
鹿子霖(何冰饰)
作为白嘉轩唯一的竞争对手，他精明强干，争强好胜，无原则，为了目的不择手段，好色成性。借着干爸的身份，与原上的很多女人有染。后田小娥为救出黑娃，也委身与鹿子霖。鹿子霖为了打击白嘉轩，与田小娥合伙谋划，将白嘉轩的大儿子白孝文也拉拢在了田小娥裙摆下。最后，目击孝文处置黑娃后被吓傻，自此，鹿子霖就被关入柴房，毫无尊严的死去。
黑娃(姬他饰)
鹿三的长子，是一个经历大起大落的人物，充满个性又有很大的悲剧性。他一生当过长工，做过土匪，闹过革命，又投身军营，后又成为朱先生最后一名弟子。临近解放，率先发起起义之后，他却被自己最熟悉的白孝文处死。他一生最富色彩的便是与田小娥的关系，初为麦客便拜倒在田小娥的石榴裙下，原本打算安稳度日的他却终究没逃过命运的波折。
田小娥(李沁饰)
她是一个纯朴、善良、无助、无辜而又劣迹斑斑的女人，从一开始就被父母出售给年龄够得上给她做爷爷的郭举人作为性奴隶而供养着。她渴望过正常的生活，在和黑娃的相会中，她自然而然地产生了和黑娃厮守终生的美好愿望。怎奈敌不过命运，先后与黑娃、鹿子霖、白孝文发生关系，最后被鹿三杀死后，化作厉鬼前来讨债，被白嘉轩永镇六棱塔。
鹿三(李洪涛饰)
鹿三是白家两代唯一的长工，黑娃的父亲，忠心耿耿，与主人关系处得十分和谐。鹿三深受儒家伦理道德观的浸染，也正是在这种道德观的驱使下，他提刀杀了被认为是“婊子”的儿媳小娥，但是在他善良淳朴的本性下又为自己的野蛮行为感到内疚和悔恨。后被田小娥的鬼魂缠身，精神恍惚，在请主人喝完最后一次酒后咽了气。
仙草(秦海璐饰 )
仙草是白嘉轩的第七任妻子，新婚之夜不惧诅咒与白嘉轩圆房，与嘉轩相守数十年，为白家生下三子一女。田小娥去世后，白鹿原上瘟疫蔓延，白嘉轩打发家人去避瘟疫，准备自己一人守家，仙草誓死不从，在与白嘉轩一起守家的第二天，仙草便感染了瘟疫，在生命的最后，仙草在梦中看到了田小娥后被吓醒，不日，便咽了气，草草下葬。
白孝文(翟天临饰)
孝文的降生结束了白家后继无人的担忧，长大后继承了父亲族长的地位。鹿子霖恶毒的美人计使得他栽倒在了“烂女人”田小娥的裙摆下。分家后，白孝文抽上大烟，卖房卖地后与田小娥过上了醉生梦死的生活，之后赶上饥荒年，饿到讨饭，后经鹿子霖引荐，有了一份正当的工作。后获得父亲的原谅，回乡祭祖。最后成为滋水县第一任县长后，处死了幼时的玩伴黑娃。
鹿兆鹏(雷佳音饰)
鹿子霖的长子，共产党员，白鹿原反封建斗争的旗手，他有勇有谋，对革命事业坚持不懈。幼时就定了娃娃亲，新娘是冷先生的女儿，后被迫与其成亲，婚后便出逃。后与白嘉轩的女儿白灵假扮夫妻，没想到假戏真做，成了真夫妻，并育有一子。白孝文分析，鹿兆鹏来土匪山寨劝降不成后，杀了大拇指，后又投身地下党，下落不明。
白灵(孙铱饰)
白灵是白鹿原上的精灵，是族长白嘉轩最疼爱的女儿，拥有一段轰轰烈烈而又极富激情的短暂生命。她在私塾发蒙后就以死相逼，早早离家到省城接受新式教育，大革命时组织学生搬运死尸。一封信闹得未婚夫家鸡犬不宁。情窦初开时，与鹿兆海有过一段纯洁的感情，后与鹿兆鹏假戏真做，成了夫妻。曾一砖头砸断陶部长的鼻梁，后因内斗，被活活挖坑埋了。
朱先生(刘佩琦饰)
白嘉轩姐夫，书中最具智慧的人。自幼苦读，昼夜吟诵，孤守书案，饱学儒雅，淡泊名利，慧眼看世。每次众人遇事疑难不能决，朱先生只用几句话就能点醒。在白鹿书院关闭之后，集结了一批人开始编著《县志》。在生命的最后，留下遗书：不用棺材、不要吹鼓手，不要报丧，今早入土的遗言，后被挖墓刨根，墓室里的遗言惊呆掘墓者