迪丽热巴 饰演
太子李建成之女，生母则是回纥王族。父母手足均死于玄武门之变，得知父母被杀的后，满怀愤恨的长歌凭高超武艺逃出皇宫，并在追捕过程中制造"坠崖假死"而逃生，其后女扮男装隐瞒身份流落民间，一心只想为父母复仇，在家和国的利害冲突中，最后放弃复仇，和阿诗勒隼一起成为了民族和解的使者。
刘宇宁 饰演
高冷杀手，薄唇似刀，凌峻凌厉；冷血柔情，独守一人。
方逸伦 饰演
魏征的长子，与李长歌，李乐嫣三人为青梅竹马；小时候发生意外时被李长歌救过，从此暗恋长歌，惟从小被李乐嫣暗恋，与皓都为情敌关系。在生存与情意之间，魏叔玉为救魏一家上下，在皓都的目睹下射杀李长歌，使其跳崖落水，从此与李长歌由昔日的伙伴变成敌人，针锋相对。
赵露思 饰演
李世民之女，李长歌之堂姐妹，与李长歌，魏叔玉三人为青梅竹马。本与李长歌情同手足，后因各自立场不同走向殊途，最终为李世民与李长歌撕破脸皮。坠海后被魏叔玉救回，从此暗恋魏叔玉，与皓都有感情线。
吴磊 饰演
东突厥颉利可汗的养子。草原上的狼，尤善骑射，九岁起开始征战，十年来从无败绩，无心争夺汗位却被迫卷入突厥内部的汗位之争中。前期化名秦准，喜欢长歌。
易大千 饰演
阿诗勒隼的挚友，一直都跟随在阿诗勒隼身边帮忙其做事，性格纯粹天然，有着常人难有的单纯，与阿诗勒隼交心，是阿诗勒隼的好兄弟。
《长歌行》是一部古装电视剧，讲述了唐武德九年，内廷发生变故，原太子之女李长歌（迪丽热巴饰）逃出的故事。
在流亡途中，长歌遇到了化名为秦准的草原部落特勤阿诗勒隼（吴磊饰），两人开始了一段意想不到的冒险之旅。长歌在幽州成功破坏了一场企图，但自己的身份也暴露了，于是她前往㮶州逃难。
在㮶州，长歌躲在刺史公孙恒身边，帮助他抵抗草原权势的侵袭。然而，长歌意外发现敌方将领隼竟然是她曾经认识的秦准，这让她感到震惊和痛心。
尽管如此，㮶州的情况变得越来越危急，为了争取时间等待援军，李长歌与隼进行了谈判，并愿意为了大局沦为战俘被押往草原。在草原上，她意外得知大可汗另有野心。
长歌决定暂时放下私仇，以身涉险拼死破局，而隼为了救长歌，不惜与大可汗为敌，然而他们却因为一些误会而分道扬镳。
长歌经历了一系列的流亡和风雨，逐渐明白了仁者无敌的道理，最终彻底放下了个人恩怨。在揭露了前隋权势才是挑动事端的幕后黑手之后，长歌和隼联手保护了大唐和草原的和平，并意识到了彼此的情感，他们共同面对了危机。
于和伟 富大龙 丁勇岱 白凡 马苏 黄曼 刘凯 赵阳 李溪芮 胡明 李泓良 孙浩 郑晓宁 颜世魁 冯国强 杜功海 李宝安 周波 邵兵 李泰 王玉宁 武笑羽 曹卫宇 赵岩松 安冬 要武 曹骏 朱辉 高海鹏 刘恩尚 石文中 刘泊霄 白威 于俭 孙玮 柳明明 孙强 李春嫒 秦旋 王茂蕾 许之糯 常荻 刘喆 王奕盛 潘宏梁 霍政谚 陈子潇 朱义 李田野 崔文静 张旭 梅洋 封新天 林一霆 党伟 刘洁 薛淑洁