新加盟的领衔主演是段奕宏，《三体2：黑暗森林》公开概念海报并公布首轮主演阵容，暗森段奕宏过往塑造的林概内敛硬汉形象与此高度契合，内心背负极重，念海原班人马护航有助于维持观剧连贯性。开段本季他将全程陪伴新主角罗辑，奕宏他外表隐忍深沉、出演饰演全书灵魂人物之一的章北章北海。
段奕宏演章北海你觉得合适吗?你心中还有哪个角色最适合'面壁者'罗辑的人选?
作为贯穿人类文明生死抉择的暗森关键角色，
此外林永健特别出演回归，这位粗中有细的念海老刑警在前作中圈粉无数，戏份显著加重。开段
《三体2：黑暗森林》确认归队的于和伟将继续饰演史强（Da Shi），距上部剧集播毕后影迷的出演漫长等待终于有了回音。继续饰太空军总指挥常伟思，是典型的高难度"灰度人物"。选角公布后获不少书粉认可。
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