1、郭富城饰演刘杰辉
警务处处长。针对他的阴谋重重袭来，警务处处长位置岌岌可危，其妻儿又遭遇绑架，而妻子最终命丧歹人之手，为揪出幕后大老板，他说服已退休的前副警务处长李文彬出山。
2、梁家辉饰演李文斌
前警务处行动副处长。已退休，在刘杰辉的劝说下与之一同参与案件调查，随后又发现自己的父亲与幕后大老板关系密切，而与他们共同上演了一轮斗智斗勇的戏码。
3、杨采妮饰演梁紫薇
原公共关系科主管，现升职为高级助理处长，再度成为新晋警务处处长刘杰辉的左臂右膀。职责由警队的发言人进一步转变为寒战行动中的核心人员。
4、彭于晏饰演李家俊
李文斌之子，冲锋车事件策划人
5、周润发饰演简奥伟
资深大律师、独立议员，他的出现将警队内部的矛盾升级为整个香港执法与律法之间的矛盾。
6、杨祐宁饰演何国正
前华裔英兵，退役的警队精英。透着一股邪气与阴狠，并桀骜不驯。
