早在《建国大业》上映宣传的时候，总导演韩三平就透露，《建党伟业》一定要拍，而且演员阵容绝对不会比《建国大业》弱。所不同的是，在《建党伟业》中，那些叱咤风云的伟人都还很年轻，所以在演员的选择上会“更偶像”。从目前已经曝光的演员名单上来看(有些还没有最终确定)，的确给大家耳目一新的感觉。刘烨演毛泽东、陈坤演周恩来、董洁演宋庆龄、吴彦祖演胡适、刘德华演蔡锷……《建党伟业》真正让大家看到了一个偶像版的伟人故事，也彻底打破了过去只有特型演员才能够扮演伟人的条条框框。
★刘烨饰演毛泽东
★李沁饰演杨开慧
刘烨的定妆照出来之后，大家都惊奇地发现，经过化妆师的巧手，一向文艺的刘烨看起来真的很像青年毛泽东。有网友用“扮相酷似”来形容刘烨版的毛泽东，认为他的上半脸特别是眉毛和眼睛的部分，和毛主席一模一样。
而“小薛宝钗”李沁之所以能中选扮演杨开慧，导演组看中的是她身上的古典气质。
★陈坤饰演周恩来
陈坤自信地表示，除了自己，没有人会比他更像周总理。目前，陈坤的定妆照还没有出来，大家只能从PS的照片中大略地感受一下陈坤版周恩来的风采。不少人认为，由陈坤来扮演“民国四大美男”之一的周恩来，是合适的。
★董洁饰演宋庆龄
如果说之前许晴扮演的宋庆龄给人一种大家闺秀的感觉，那么董洁扮演的宋庆龄则给人一种小家碧玉的感觉。董洁本人的清纯气质，很符合大家对宋庆龄年轻时候的印象。
★吴彦祖饰演胡适
吴彦祖版的胡适，几乎是片方第一个公布的偶像人选，在定妆照上，戴上黑框眼镜的吴彦祖与当年胡适的照片看起来有几分相似，而且两人都是从国外回来的，身份背景也有共通之处。
★刘德华饰演蔡锷
从蔡锷将军当年的照片来看，两个人长得其实并不像，但是“英姿”却是相同的，都很挺拔，十分“神似”。另外，风尘女子小凤仙一角据说由周迅来扮演。
★张震饰演蒋介石
单从外形上来看，凭借化妆师的功力，很有可能做到七八成相似。张震给人的感觉一直都很清瘦，这和年轻时候的蒋介石给人的印象是统一的。
其他重要角色
☆吴宇森饰演林森
因为吴宇森在《建国大业》中的戏份全被删，所以《建党伟业》剧组第一个敲定的演员就是他。吴宇森此次在《建党伟业》中饰演林森，这是一个重要历史人物，晚清名士，曾代行国民党大总统职权、国民政府主席，国民党中央政治委员会代理主席。
☆赵本山饰演段祺瑞
8月23日，赵本山在出席某活动时确认，他将会出演《建党伟业》中的段祺瑞。据悉，当时韩三平给了赵本山两个可选角色，一个是段祺瑞，一个是张勋。一向幽默的赵本山说：“我一听说张勋是搞复辟的，就决定演段祺瑞了，复辟这事儿还是留给别人去搞吧。”
☆唐国强：老年版毛泽东
☆张涵予：孙中山
☆梁朝伟：陈独秀
☆张国立：老年版蒋介石
☆周润发：袁世凯
☆周星驰：张勋
☆邬君梅：宋美龄
☆蒋雯丽：中年版宋庆龄
☆吕良伟：吴佩孚