方木 (陈若轩 饰)
警察，经历了找回自我的过程后，更加理智和理性的对待周围事物。方木会通过现场的蛛丝马迹分析犯罪分子的心理，对犯罪分子进行心里侧写后勾勒出他的年龄、性格、经历等特征，再由邰伟和其他队员进行抓捕。
方木的饰演者陈若轩介绍：
陈若轩，1994年10月16日出生于山东淄博，中国内地男演员，毕业于中央戏剧学院。2013年7月主演感恩微电影《这些年一路上有你》而进入演艺圈。2015年因主演犯罪悬疑网络季播剧《心理罪》中的男主角方木一角受到关注;之后，主演《青丘狐传说》单元之一《胡四相公》、根据国产同名漫画改编的电影《黑白无双》和民国偶像剧《卿本佳人》。2016年，参演奇幻电视剧《九州·天空城》;此外还主演了古装宫廷玄幻剧《柜中美人》和犯罪悬疑网络季播剧《心理罪第二季》。
邰伟 (王泷正 饰)
理智警探，性格收敛，成熟理性。历经案情的洗礼，对警察和正义都有了不一样的认识。
邰伟的饰演者王泷正介绍：
王泷正，1980年3月13日出生于天津，中国内地男演员，毕业于中央戏剧学院表演系2001级本科班。2008年，参演导演孟京辉执导的话剧《爱比死更冷酷》，从而正式出道。2012年离开孟京辉工作室，同年10月，担任电视节目《华夏夜表情》主持人。2014年饰演犯罪悬疑类网剧《心理罪》中的男主角邰伟。2015年，出演抗战剧《我的爱情撞上了战争》。2016年1月出演青春悬疑类电影《死党》 ，7月主演网剧《心理罪2》。
杨芸 (袁晶 饰)
心理医生。
杨芸的饰演者袁晶介绍：
袁晶，出生于辽宁省，毕业于北京电影学院表演系，中国内地女演员。
唐悠 (彭渤 饰)
警花，她利用高超的电脑技术协助方木、邰伟破案。
唐悠的饰演者彭渤介绍：
彭渤，男，博士，教授，任职于湖南师范大学资源与环境科学学院，从事矿床地质及环境地球化学的教学和科研工作。1996年在中国科学院获博士学位。
心理罪2演员表(其他演员)
陈哲 (张翔 饰)
梁泽昊 (谢樱斐 饰)
大壮 (韩烨州 饰)
廖亚凡 (郭依琳 饰)
米楠 (俞思远 饰)
邢娜 (周清垠 饰)
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