正面人物方面，公安科长高健由印质明饰演，女报务员何兰英由宋雪娟饰演，治保主任赵师傅由周文彬饰演，张*由王延盛饰演，公安处长由张巨光饰演等。
反面人物方面，方化饰演前国民党保密局辽宁站站长、本溪宝生堂药店老板吴济春，叶琳琅饰演潜伏特务、餐车服务员王曼丽，罗泰饰演派遣特务马小飞，段斌饰演潜伏特务、铁路局调度员顾野平，田烈饰演九宫道主等。
如同许多老电影一样，《铁道卫士》中的反派人物的精彩表演，是这部反特电影取得成功的关键一环。
为了弄清敌人的阴谋，由印质明饰演的高健冒充被我逮捕的潜伏特务“顾调度”打入敌人内部，经过一番斗智斗勇和激烈搏斗，最终排除了特务安放在列车上的定时炸弹，使我大批军用物资运往朝鲜前线。
宋雪娟出演的报务员何兰英充任特务的报务员，通过一番艰苦努力，最终掌握了敌人的活动计划和全部名单。
方化饰演的特务吴济春诡计多端，隐藏很深。但最后，当他拿着炸药向长岭隧道跑去准备炸毁列车时，被我公安人员和民兵发现，果断击毙。
