《惊天阴谋》以一种开放式的拍摄手法，让观众从故事开始就成为整个阴谋的“知情者”，而剧中人物则陷于整个“阴谋”之中，这种创作思路让观众成为“旁观者清”，而角色的“当局者迷”让人更加沉浸入剧情，身临其境的为剧中人物的处境而焦急。刘均饰演的孙一樵是前国防部驻东京领事馆特工人员，他智勇双全，经受过复杂的战斗，也有着坚定的信仰和正确的政治方向。他外型仪表堂堂，性格沉默寡言，不善于表达自己的内心，但对于感情却是相当的用心。剧中有一幕戏，是孙一樵面对心爱的女人离去之时，这个七尺男人哭的一塌糊涂，甚至导演喊停之后，刘钧依然无法压抑泪水，动情之处感人至深。在接受采访时，刘钧坦言，戏中虽然有许多动作戏，但算不上什么挑战，真正考验他的是内心的复杂较量。他也表明了自己对角色的感悟：“孙一樵这个人物不是普通意义上的机智勇敢，而是一位有情有义地下工作者。在情感的把握上我力求更贴近普通人的情感，让这个人物不但真实可信，也可亲可爱。”
涂松岩在剧中分饰两角，他扮演了一个以哥哥身份过活的日本间谍中岛健。是剧中第一大反派，据涂松岩介绍，为了演好这个*人如麻，但内心又不断挣扎的反角，他用了大量的心思，从角色的心理到结合戏中情景的演绎，涂松岩都做了细腻的分析，力求用细节展现人物：“比如，头痛时吃药，刚开始只吃一片，后来逐渐加量，最后崩溃状态时会大把大把地吃，甚至愤怒地扔掉药瓶……”本身这个角色完全是在利用别人的身份，过着别人的生活，这个人物的隐忍压抑，正是依靠这样既真实又生动的表演，单凭画面就能够让观众感受到角色偏执、纠结的内心世界。
