年轻的司马懿（吴秀波饰）本是个胆小谨慎的书生，因为有“鹰视狼顾”之相，回头看了曹操（于和伟饰）一眼，从此和曹家结下了不解之缘。他被曹操强行征辟为官，一脚踏入曹家暗流汹涌的夺嫡之争。他运用谋略帮助曹丕（李晨饰）一次次通过曹操的考验，将曹丕送上世子位。他尽心竭力辅佐曹丕成为开国明主，开创新政、扶持士族、抑制宗室，为魏国的稳定富强做出了巨大贡献。他与诸葛亮（王洛勇饰）在六出祁山的较量与博弈中相知相惜，五丈原秋风一曲梁甫吟，他彻底战胜了毕生最为强大的对手，却对着飘渺的棋局失声痛哭。在他的垂暮之年，魏国主幼臣庸，他又默默积蓄力量，忍辱负重，最终一击成功，平定了魏国的内乱。他的一生有保国安民的丰功伟绩，也有残酷卓绝的明争暗算，他功过两奇伟，智谋冠天下，奠定了结束乱世的基础。
演员 吴秀波
司马懿，字仲达，因有“鹰视狼顾”之相，回头看了曹操一眼，从此和曹家结下不解之缘。他于内部辅佐曹魏三代，是曹魏王朝内部政治斗争的最终胜利者；他于外部镇压孟达等人的叛乱、抵御蜀国诸葛亮等外敌的进攻。
演员 李晨
魏文帝，魏朝开国皇帝，曹操与卞夫人所生，魏国的开国皇帝。从性格上来看曹丕比曹植更像曹操，也正因如此，曹操一度不想立其为继承人。后结识司马懿，由司马懿辅佐成为了魏国开国的皇帝。
演员 刘涛
张春华是司马懿之妻，是一个既能英气十足，又能充满女人味的人物。张春华性格非常出彩，对内可相夫教子；对外能追杀奸细，能化解曹丕继位危机。面对司马懿在朝堂的步步惊心，张春华能够成为好帮手。
演员 于和伟
曹操是一个进可金戈铁马，退可赋诗歌怀的枭雄。曹操也是一个复杂矛盾的人物，他有杀伐决断，也有儿女情长；有粗狂，也有细腻；有威严，也有泼皮无赖。他是东汉魏王、丞相，庙号太祖，谥号武帝。
饰演司马懿的吴秀波不仅在拍摄时钻研剧本和研究了许多相关的历史，还专门用了很长时间留头发。
饰演曹操的于和伟，刚接到邀请时他曾因出演过2010年版《新三国》里的刘备而犹豫，最终被吴秀波的诚意说服。
饰演曹丕的李晨为了演好角色，暂停了自己的首部执导电影《空天猎》。
饰演荀彧的王劲松为更好地诠释这一角色，翻看了大量史书了解人物及故事背景，还在为其中一场荀彧劝谏曹操的戏份配音时激动落泪。
饰演杨修的翟天临拍摄一场马戏时，所骑的马被旁边另一匹马踢到，马受惊后失去控制，翟天临夹在两匹马中坠落受伤。
吴秀波想找个和自己外形相似的演员饰演弟弟司马孚，查询网络发现网友说王东很像他自己，于是便请来王东演司马孚。
吴秀波希望寻找有兄弟感的演员演司马昭和司马师，当见到肖顺尧和檀健次时，觉得节奏、举止都很默契，因此决定邀请他们来演两兄弟。
吴秀波拍摄中不慎从几十层高的台阶上摔下，腿部重创，轮椅休养不到一周就又坚持带伤拍摄。
面对历史，该剧坚持大事不虚、小事不拘，虚实结合、以虚求实。在塑造人物形象时，大胆“揣测”历史人物的心理、心态，注重揭示传统文化底蕴、追寻历史轨迹。该剧表现历史人物在特定的历史情境中的现实处境和价值取舍，弘扬生逢乱世时的历史担当精神，揭示中国传统文化中的刚劲有为、大道无痕，从而在历史坐标中爬梳历史的精气神与主旋律。（《新华日报》评）
该剧展现出的在乱世之中志在匡济天下、实现自身政治抱负的理想主义气息。剧里的有志青年，之所以会让观众觉得崇高而不做作，严肃而不说教，就是因为它就是你自己的试图开辟实现自我的一方天地的真实写照。因此，当这些理想主义的青年群像出现在荧幕上、且引发了同感与共鸣的时候，实则意味着观众潜意识当中的理想主义的一次复归。（《新京报》评）
《军师联盟》的拍摄，不论格局或视觉（构图、摄影、美术等美学基调），尽皆电影感十足，人物雕琢饱满而立体，历史的“时空感“与”戏剧感“通篇笼罩。剧中塑造的三国是大气，雄浑，而冷冽的，这样的定调，不偏离历史正剧的高度，却在必要的效果呈现上展示了原创的能量与新意 。（《今日新闻》评）
《军师联盟》有很多别致的细节，和细节相对应，剧中也有很多留白，很多纵深透视感强的比例和构图，以渲染人物的情绪。（《三联生活周刊》评）
该剧在处理三国题材上找到了一个新的视角。剧中的曹操摆脱了传统故事中的反派人物脸谱化定位，是一个崭新的形象。这是一部在三国题材电视剧创作当中独特的作品。（仲呈祥评）
该剧第一次把司马懿塑造成一个性格复杂而富有人情味的形象。全篇以司马懿的命运和情感为核心，大胆重构历史，在人物性格发展中注入传奇因素，既不回避他的阴险狡诈，又写出他的雄才大略、温情和隐忍，对司马懿的历史功绩做出比较客观的评价。这部作品不是简单地做翻案文章，而是从一个新颖的视角重写三国故事，同时借鉴《三国演义》的谋略文化，在人物成长中洞见历史精神，表现主人公的政治智慧，也挖掘出人性真实，在故事讲述上挥洒自如而又张弛有致，既具有风格化的特点，又不失历史厚重感。（《人民日报》评）
