1937年淞沪会战末期，中日双方激战已持续三个月，上海濒临沦陷。第88师262旅524团团副谢晋元（杜淳饰）率420余人，孤军坚守最后的防线，留守上海四行仓库 。与租界一河之隔，造就了罕见的被围观的战争。为壮声势，实际人数四百人而对外号称八百人  。“八百壮士”奉命留守上海闸北，在苏州河畔的四行仓库鏖战四天，直至10月30日才获令撤往英租界  。

黄志忠 饰 老葫芦；小湖北和端午的叔叔，湖北保安团成员。因为看到租界的光明灿烂而向往，却因穿军服被租界拒绝进入。最终被日军俘虏，继而在侄儿视野中被日本人吊起杀害，激发端午抗日热情。黄志忠喜欢诠释深沉厚重的人物，对角色也越来越较劲，从《大明王朝1566》开始，观众认识了黄志忠，他把一身风骨的海瑞演绎得入木三分。

欧豪 饰 端午；老葫芦的侄子，刚到上海，突遇敌军后四下逃散。在经历了四天四夜的战斗，从一个畏战想家的新兵成长为不惧死亡的战士，他眼睁睁看着老葫芦被杀，那些舍生赴死的战友让他彻底明白，如果现在退缩，必定无家可归。欧豪是一个唱跳俱佳的演技派演员，他在电影《少年》中所饰演的暗黑少年苏昂给人留下了深刻的印象，他将这个角色演绎得冰冷凶狠又不乏锐利深沉，而其略带痞气的笑容总能将专属少年的稚气、不羁甚至隐藏的暗黑演绎得入木三分。

王千源 饰 羊拐；国民革命军33师成员，性格倔强执着。在部队撤往租界，日军早有防备，提前占据至高点予以阻击时。羊拐带着自己的兄弟自愿组成敢死队，为部队断后，阻击日军。中戏科班毕业的王千源，是一个在业内是被大家公认的演技很好的实力派演员，他演的角色，不管多小，都能让人过目不忘，甚至有人评价他是“演配角都能把主演的光彩抢走”的演员，《浪漫的事》里的“结巴”，《空镜子》里女性化的男人，《荆轲刺秦王》里的“赵使”、《漂亮妈妈》里和巩俐吵架的“路人甲”等等。王千源正在被越来越多的观众认可和喜欢着。

姜武 饰 老铁；没两把刷子却爱吹牛的“小人物”，真到了战场上却是个“贪生怕死的瓜怂”。明明是个大块头却吓得像个小姑娘抱头痛哭。可最终也激发出血性，在战友撤离时选择了掩护后方的“敢死小队”，唱着《定军山》迎接死亡。姜武外表憨厚，内心狂野，执着坚定，专注。相对姜武的哥哥姜文，姜武更踏实，姜文更强势，兄弟二人都比较有灵性。

张译 饰 老算盘；原本是某地保安团的账房，“算计”成了他性格中最显著的特点。作为一名失去组织的散兵，他在路上被收罗，带进了四行仓库。但他并没有杀敌报国的觉悟和勇气，逃离保命，才是他心里的首要念头。张译的成功并不是一帆风顺的，甚至可以用坎坷来形容。但他始终没有放弃对表演的热爱，从没机会出场的配角到正宗男主角，从没戏拍到拍不停，他却一直保持着其他人少有的平和和淡定。

杜淳 饰 谢晋元；四行仓库阻击战一线最高指挥官，率领八百勇士浴血奋战。四行仓库开战时，他奉命坚持4天5夜,为何却迟迟没有获得支援。在退到租界时候，又跑出来掩护撤退的国军士兵，被日军的子弹击中，生死未卜。杜淳身上独有的憨厚、淳朴气质让他饰演痴情男非常合适，也因此令观众非常喜欢，这就是演员最重要的“观众缘”；但他又是一个有魔力的演员，放在不同的容器里，他会变幻出不同的气质，流畅、扎实的表演，给人一种踏实感，会让你觉得什么角色交给他，他都能出色地完成，这就是演员的一种境界，是老演员但又随时给你带来新鲜感。

塑造立体的人，是《八佰》的立意与野心所在。以往战争片的主角，要么是正面迎敌的战士，要么是深入敌营的卧底。而该片却从一群逃兵的身上展开，《八佰》能在国产战争片中越众而出，恰恰是因为它“敢拍人性的真，甚至丑”。该片拓宽了我们认识英雄的维度，他们在舍生取义前，也有过平凡的，甚至苟且的懦弱与挣扎。《八佰》的人物塑造采用了群像刻画的手法，光是主要人物就有二十来个，但这也会造成“一开始还想把每个人名记住，但后来就记混了”的情况。