《第五空间》主要演员表如下：
蒲巴甲 饰演 姜窦
姜窦为陆航学院飞行实验班学生，代号“浩劫”。他机智过人，毕业后被特批进入陆航一师翼虎团一大队。演员蒲巴甲是嘉绒藏族，来自四川阿坝州，2006年正式进入演艺圈，以多部影视作品中的男主角角色奠定了励志偶像路线。
王强 饰演 郑北
郑北是飞行实验班教练组长，也是第五空间计划的执行负责人。他原为陆航一师翼虎团成员，实验班结业后回到翼虎团担任一大队大队长。演员王强毕业于上海戏剧学院表演系89届本科，曾凭借《第五空间》获得第23届全军金星奖长篇电视剧一等奖。
贺刚 饰演 汤名扬
汤名扬是飞行实验班学生，代号“欧洲虎”，毕业代号为“阿帕奇”。他追求第一，毕业后以成绩第二进入陆航一师翼虎团。演员贺刚来自山西平遥，曾因参加模仿秀节目和《梅艳芳菲》选秀获得冠军，代表作包括《梅艳芳菲》《新流星蝴蝶剑》等。
万思维 饰演 沃威
沃威是飞行实验班班长，代号“小羚羊”，毕业代号为“科曼奇”。他因毕业检飞时严重违纪被停飞，后特批进入陆航一师翼虎团并复飞。演员万思维毕业于北京电影学院，现为中国人民解放军八一电影制片厂演员，凭借《第五空间》中的表演成为新一代军旅偶像。
吴昱翰 饰演 关怀
关怀是飞行实验班学生，代号“卡-50”，毕业后进入陆航一师翼虎团一大队，暗恋梅映佳，并在512汶川地震抗震救灾中牺牲。演员吴昱翰是解放军艺术学院2002级戏剧系学生，曾参演多部电视剧。
