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蓝依婷 演员： 唐一菲 （查看唐一菲 演过的其他电视剧）
留日归国的刑探，精通逻辑推理学，后又专攻犯罪学，尤其擅长犯罪现场勘查和对细微之处的推断异常敏锐，能力出众而不显山露水。在日本能力得到肯定，回国后想在巡捕房谋职，却遭到傲慢自负的马巡长的拒绝，愤而走上自办女子侦探事务所之路，日后成为女子侦探事务所的“老大”。
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刘艾琳 演员： 湛雅舒 （查看湛雅舒 演过的其他电视剧）
自小被父母遗弃在教堂门口的孤儿，后被英国传教士收养，自幼便聪慧过人，跟随神父学习西方医学、解剖学等人体科学，与蓝依婷志同道合便加入事务所。擅长解剖尸体，精通医学，同时还是个造型百变，风情万种的大美女。一看到帅哥就犯迷糊，并且敢大胆追求，一直喜欢着丁凯文。
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丁凯文 演员： 马德钟 （查看马德钟 演过的其他电视剧）
从英国留学归来的高级探员，喜欢不按常规思维破案，尽管总是自己置于险境之中，但依旧能破解一些别人无解的案件。长相英俊，气质且行为一场帅气和酷，回国后便供职于法租界巡捕房，受到下属的敬畏，但性格还是我行我素，特立独行。
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卓立轩 演员： 严宽 （查看严宽 演过的其他电视剧）
故事一中主角，断臂蓝蝶王，蓝依婷青梅竹马的情人，本是为了惩治鸦片贩子而成为蓝蝶王，最终为了保护蓝依婷而葬身火海。
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米宝 演员： 瞿澳晖 （查看瞿澳晖 演过的其他电视剧）
巡警，丁凯文的手下，走路八字，能说会道，办事机灵活络，善于察言观色，从而深得丁探长的信任和欢心，是个名如其人的活宝。会暗中通风报信给女子侦探事务所，帮助她们，同时喜欢虞小曼，死心塌地地对虞小曼好。
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虞小曼 演员： 王琦 （查看王琦 演过的其他电视剧）
自幼习武的“练家子”，父亲是镖局掌门人，自小便随父亲走南闯北，与三教九流厮混，个性豪爽且胆子超大，身为女儿身却举止粗野，并且还爱贪小便宜，随手拿 人东西，不过歪打正着，经常无意中探听到不少消息，也很讲兄弟义气，单纯却也冲动莽撞，在女子侦探事务所中担任“护花使者”。
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马巡长 演员： 丁军 （查看丁军 演过的其他电视剧）
工部局下属巡捕房的巡长，傲慢自负，一开始拒绝了蓝依婷要到巡捕房任职的要求，从而使赌气的蓝依婷自行建立了子女侦探事务所。
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陈丹莉 演员： 魏辰妃 （查看魏辰妃 演过的其他电视剧）
