白文焕是个中过秀才，有些武功，性格豪爽、义气，《亮剑》中李云龙式的人物。先在县衙当户房，掌管粮财，后加入哥老会，参加西安起义，成为龙头大爷。率众解放了三边县城后，推辞了副县长之职，担任县议会参议员。袁世凯下令解散哥老会，和平解散了三边哥老会，办起了镖局，与杨虎城结下友谊，后与刘志丹等革命志士支持红军革命。

乌兰珠，是一位具有蒙古王族血统，能骑善射，武艺高强的女人，最早在马戏班以卖艺为生，与白文焕两人相互倾慕，几经波折后与白文焕结婚。

一贯以正面角色出现在观众面前的杜源此次在《陕北汉子》中扮演头号反面人物吴文贤，原是三边县衙师爷，后混入哥老会，投靠军阀，担任副县长后，架空了县长，掌握实权，阴险，有城府。

是侠肝义胆的一名刀客，白文焕的拜把子兄弟，一直紧跟白文焕，内心十分敬佩白文焕。

是一个革命党人，也是同盟会成员，以算命先生作掩护，从事反清活动，后成为三边首任县长，但过于理想而少有实际经验被陷害。