林妙可饰童年太平公主、郑爽饰少女太平公主、贾静雯饰中青年时期太平公主、张翰饰李隆基、秦海璐饰武则天。同时，《新还珠格格》中的多名演员也将加盟《太平公主秘史》。另，因某3D猛片走红的蓝燕也有望出演上官婉儿一角。