《大唐女巡按》主要演员表如下：
钟欣桐 饰演 谢瑶环：唐代上元年间宫廷女官，善良、正义且机敏过人。因破获宫女被杀案获武则天赏识，被任命为钦差巡按赴关中彻查大案。她与连庭飞经历了复杂的情感历程，最终因对妹妹的承诺忍痛割爱。钟欣桐是香港影视歌三栖明星，Twins组合成员，曾主演多部影视剧并发行音乐专辑。
陈浩民 饰演 连庭飞：羞涩大侠，总在谢瑶环危急时刻如神兵天降。他对谢瑶环的情感从兄弟情逐渐转变为爱情，但因自感配不上朝廷官员而迟迟未表露心意。最终与谢瑶环相约比翼双飞，却因谢瑶环对妹妹的承诺无奈离别。陈浩民是香港演员及歌手，代表作包括《西游记贰》《天龙八部》等。
万妮恩 饰演 唐敏：宫廷歌舞教习，活泼直爽、心直口快，颇有侠女风范。她协助谢瑶环破案并成为闺蜜，一心辅佐其正义事业。在护卫谢瑶环关中办案的过程中，与将军秦明成就了一段恋情，最终在谢瑶环的帮助下与秦明私奔，过上了幸福生活。万妮恩出生于四川成都，毕业于四川师范大学电影学院。
雷牧 饰演 秦明：宫廷护卫将军，面若冰山，因童年阴影对女性怀有偏见。他身兼多重身份，明为护卫钦差、朝廷将军，暗为关中帮二号人物韩升的大弟子及武承嗣的亲信，协助武氏集团谋害太子。白天是人、晚上是鬼的生活让他痛苦不堪，最终在正与邪、情与法的交锋中选择了光明与正义。雷牧出生于新疆哈密，参演过多部电视剧和电影。
