《捍卫者2012》讲述了建国初期一段鲜为人知的往事。新生的共和国正面临潜伏在国内的敌特势力肆意破坏，对方还在策划一场更大的阴谋，妄图将新中国扼杀在摇篮之中。为守护国家安全，我方侦查人员以坚定的信念和无畏的勇气，与敌特展开了一场充满智慧与牺牲的生死较量。
陈四扬（范明饰）是我党地下工作者。直接领导人曹梦飞牺牲后，他与组织失去了联系，却始终没有动摇自己的信仰。凭借对敌特组织的熟悉以及对党的忠诚，他多次在关键环节取得突破，并一直与周默领导的特务组织周旋。执行任务的过程中，陈四扬经受住了组织的考验，最终重新回到党的怀抱。
苏闵（车永莉饰）是我党侦察分队的侦察员，也是陈四扬的助手。她一方面协助陈四扬工作，另一方面负责监视他的一举一动。凭借过人的记忆力，苏闵在与陈四扬的相处中经历了怀疑、信任，以及再次怀疑和佩服的反复变化。直到与特务分子的最后一战，她才逐渐真正了解陈四扬，并为保护他而牺牲。
崔亭山（张秋歌饰）是侦察分队长，经验丰富、足智多谋，工作一向沉稳周密、细致严谨。他信任陈四扬，却始终坚持原则，一切以专案需要为重，在原则问题上铁面无私、果断决绝。
三妮（史可饰）是陈四扬的妻子。她表面大大咧咧，带着几分市井气，内心却细腻敏感。她深爱陈四扬，甚至胜过自己的生命，性格大胆坚强。为了寻找陈四扬，她从济南老家一路追寻而来，并在无意间卷入了这起专案。
曲霞（丁柳元饰）是打入敌人电讯处内部的谍报员。她怀着身孕与爱人分隔两岸，即使在身份暴露、即将就义的最后时刻，仍不断向海峡另一边的丈夫传送重要情报。
周默（陈昭荣饰）是特务头子，也是“天籁行动”的总指挥，曾与陈四扬共事。他行事缜密，忠于党国，善于掌控队伍，将天津乃至华北的特务组织都纳入麾下。周默做事干练果断，手段强硬，命令不容违抗，为达目的更是不择手段，最终被陈四扬逮捕。
罗京华（萧蔷饰）出身于国民党老牌中统特务家庭，成长环境特殊，性格乖张，并形成了一套畸形的生活方式。她是交际花，生活放荡，身边有众多男友，周默也是她的情人。由于行踪和行为难以捉摸，她一度
