《心战101》主要演员表如下：
李佳航饰演蔡米：
李佳航为中国内地新生代男演员，毕业于上海戏剧学院表演系本科。他在剧中饰演一名大三学生，后成为海军101分队学员。代表作品包括《爱情公寓第二季》中的张伟（张益达）、《新还珠格格》中的福尔康，以及《我家有喜》《艾米加油》等。
万茜饰演蒋丹晨：
万茜为中国内地实力派女演员、歌手，毕业于上海戏剧学院表演系本科。她在剧中饰演海军101分队教官。代表作品包括《密令1949》中的杨柳、《柳如是》中的柳如是，以及《小儿难养》中的简艾（获上海电视节最具人气女演员奖提名）。
朱亚文饰演云天耀：
朱亚文为中国大陆男演员，毕业于北京电影学院表演系本科。他在剧中饰演海军101分队队长。代表作品包括《闯关东》《高粱红了》《情系北大荒》，以及《正阳门下》《新青年》等，曾获第14届上海电影节亚洲新人奖。
杨紫饰演安小惠：
杨紫为青年演员，因出演《家有儿女》中的夏雪成为童星，现就读于北京电影学院表演系本科。她在剧中饰演一名大三学生，后成为海军101分队女学员。代表作品包括《战长沙》中的胡湘湘、《花非花雾非雾》中的白梦华，以及《老爸回家》中的林然然。
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