剧中小燕子由赵薇扮演,是一个在京城生存的贫苦孤儿,靠演杂技表演谋生,她精灵古怪,有点儿小聪明,忠肝义胆,爱伸张正义。1次偶然她遇上夏紫薇,并与她结义为金兰姊妹,过后因为一系列的误解,小燕子被乾隆皇帝误当作他的亲生女儿而被封作还珠格格。过后与永琪相恋,成为了皇室的儿媳。夏紫薇由林心如扮演,又被称为紫薇格格、明珠格格,与小燕子性情相反,是个非常典型的琴棋书画无所不精﹑温柔娇嫩的古代才女。她是乾隆皇帝与她的妈妈——民俗女人夏雨荷生的亲生女儿。进京寻父频频栽跟头,却在结识小燕子后运势发生改变。
永琪由苏有朋扮演,乾隆皇帝的第5个皇子,也是最喜欢的孩子。有才华,孝敬并且熟练武功。永琪与重臣福伦的孩子福尔康和福尔泰是好友。在1次皇室捕猎中,不经意中射伤了小燕子。小燕子进王宫后,永琪已喜欢上了她的直率和特有风采。获知她不是自个的妹妹过后,便爱上了她。