《梦中的那片海》的演员主要有肖战、李沁、刘芮麟、曹斐然、崔航、赵昕、张龄心、鲁诺等。

1、肖战饰演肖春生

生性乐观开朗，为人正直讲义气。他是“什刹海小分队”的核心人物。肖春生一直有个英雄梦，但因为家庭原因，无法通过政审，不能顺利入伍。他只能怀揣无限赤诚，将自己的命运融进大时代。

在激情和理想的岁月中，肖春生跟随祖国的改革开放，投身医疗器材领域，并在其中大有作为，不仅仅见证历史的进程，也成就了自我。

2、李沁饰演佟晓梅

佟晓梅生长在一个氛围比较民主的家庭，是一个心地善良、温和娴静但骨子里又很有主见的姑娘。在她眼里成为一名医生是一种坚定的信仰，她愿意在这方天地里，服务病患，也随时准备束衣披袍，奔向没有硝烟的战场。

她喜欢肖春生的自由坦荡、仗义善良，然而阴差阳错的出场顺序让她选择收起自己的喜欢，默默付出，努力成全对方。

3、刘芮麟饰演叶国华

叶国华不强势，懂得尊重和体谅他人，绅士风格，是个暖男。因为优渥的家庭条件，叶国华根正苗红，再加上好友肖春生的维护，从小没受过什么挫折，可谓事事水到渠成。

尽管是从小就和肖春生好到恨不能穿―条裤子的兄弟，却因为感情的事儿和兄弟渐生嫌隙，甚至在多次关键时刻做出了错误的决定，直接导致两兄弟渐行渐远。

4、曹斐然饰演贺红玲

贺红玲出身音乐世家，擅长拉小提琴，具有极高的音乐天赋，却因为时代局限导致因家庭成分而处处受掣肘。少年的生活经历，让她骄傲而早慧，也造就了她是一个在感性与理性、理想与现实间挣扎的矛盾体。

理想的那个她被肖春生吸引，然而现实的她，很清楚生活从来不只有爱情，叶国华才能给她更好的生活。

5、崔航饰演陈宏军

陈宏军是肖春生一直照顾的好兄弟，因为家庭原因，陈宏军一直都是很自卑内向的，身边的兄弟也都在帮衬他，而他一直喜欢叶芳，最后两人也结婚了，但是婚后的陈宏军性情大变，野心也太大，为了利益，背叛自己的兄弟，还做了很多错事，最终不仅婚姻破裂，自己也被抓了。