《五號特工組》是根據真實史料改編，講述了1937年“盧溝橋事變”後，地下黨員歐陽建平與僑居海外的四位身懷絕技的青年志士秘密組成“五號特工組”，與日本女間諜及汪偽特工機構對峙的故事。

當時日軍間諜猖獗密佈，由此，國民政府國防部中校參謀、中共地下黨員歐陽劍平，按照地下黨組織領導馮先生的指示，召集4位身懷絕技的青年志士，秘密組成“5號”特工組。

於震飾馬雲飛

國民政府特工人員,馮先生之子,足智多謀，是酒井美惠子和竹內雲子的死敵。千面王子，原國民政府駐東京領事館武官人員，特工。因秘密任務，與戀人高寒發生誤會而分手，又在國難當頭之際相遇，最終向高寒吐露心聲，兩人舊情復熾。

劉琳飾歐陽劍平

前國防部機要參謀，特工組組長。火鳳凰，原國民政府國防部中校參謀，曾留學美國，出色的語言專家。她的公開身份是上海新光銀行的經理，實為中共地下黨員，也是特別行動小組的負責人。 有著優雅的儀表和幹練的素質，冷靜，機智，果敢，既能周旋於上流社會的舞臺，又能出色領導執行一系列的秘密任務。

王麗坤飾高寒

特工組成員、馬雲飛愛人,因誤會分手,後複合。軍校畢業後赴德國慕尼黑通訊學院留學，出色的密碼專家。回國後，她的公開身份是電訊局的工程師，實為特別行動小組的成員。美麗動人而又有著男子漢的膽魄，性格開朗，但脾氣急躁，為人誠懇，又生性多疑，專業技能出色，更有著一副從小練就的身手。

施京明飾李智博

博士軍師，僑居英國考文垂的機械工程師，出色的爆破專家。是5號特工組名副其實的老大哥，有著敏銳的洞察力和縝密的邏輯思維，善於分析推理，更為絕妙的是，他總會在最關鍵的時刻，做出正確的判斷，從而使特工組免遭暗算。

淳于珊珊飾何堅

特工組成員,綽號“百變神偷”。原國民政府空軍飛行員，因為女友偷竊長官金筆而入獄。抗日戰爭爆發後，他被歐陽劍平“撈”出，加入5號特工組。機智幽默，活潑可愛，但時常遇難而退。