Hauptpersonen der in Miami (Florida, USA) spielenden Serie sind die beiden verdeckt arbeitenden Polizisten des „Miami Vice Police Squad“ James „Sonny“ Crockett, Deckname Sonny Burnett und Ricardo Tubbs, Deckname Ricardo Cooper. Sie jagen vor allem Drogenhändler, Waffenschmuggler und Geldwäscher in und rund um Miami. Neben den beruflichen Fällen erleben die Protagonisten im Laufe der Serie einige private Rückschläge, weshalb die Serie oftmals als dramatisch angesehen wird.

James Sonny Crockett ist ein Polizeibeamter mit zehnjähriger Erfahrung bei der Polizei in South Florida. Crockett wächst in Südflorida auf. In seiner Jugend verbringt er die meiste Zeit mit seinem älteren Bruder Jake Crockett und seinem Cousin Jack Crockett. Sein Vater starb 1968.

Crockett spielte für die Footballmannschaft der University of Florida. Eine professionelle Footballkarriere wurde allerdings durch eine Knieverletzung verhindert, die Crockett ab und zu in der Serie erwähnt. Crockett war als Soldat im Vietnamkrieg. Sein Haustier, der Alligator Elvis, war ursprünglich das Maskottchen des Florida-Teams. Doch als der einen Spieler biss und man drohte, den Alligator zu töten, nahm Sonny das Tier bei sich auf und hält es seitdem - angekettet - auf seiner Segelyacht. Crockett ist geschieden und Vater eines, zu Beginn der Serie, sechsjährigen Sohnes.

Ricardo Tubbs arbeitete ursprünglich mit seinem Bruder Raphael in New York beim Raubdezernat. Bei einem Einsatz wurde dieser Bruder von einem Gangster erschossen, dem Rico nach Miami folgte. Dort traf er auf den Südstaatler Sonny Crockett, der bei Miami Vice arbeitet und denselben Verbrecher verfolgt hatte.

Lt. Castillo ist der Vorgesetzte der beiden, er tritt in der sechsten Folge der ersten Staffel die Nachfolge von Lt. Lou Rodriguez an. Er war lange in Südostasien als Ermittler tätig; in mehreren Folgen verwickeln sich Fälle in Miami mit seiner asiatischen Vergangenheit. Er leitet das Dezernat mit strengen Vorsätzen und Regeln, stellt aber die Gerechtigkeit immer in den Vordergrund.

Gina Calabrese ist ein weiteres Mitglied von Miami Vice und hat den Rang Police Officer. Ihre Kollegin und Freundin Trudy Joplin bekleidet den gleichen Rang. Zu Beginn der Serie hat sie eine Affäre mit ihrem Kollegen Sonny Crockett, die aber wegen Crocketts erster Frau abgebrochen wird.

Stanley Switek bildet ein Team mit Larry Zito. Die beiden sind auf Beschattungen jeder Art spezialisiert und fahren dabei öfter mit einem als Schädlingsbekämpfungsfahrzeug getarnten Lieferwagen, der allerdings durch ein überdimensionales Insekt auf dem Dach auffällt. Bis Zito in der dritten Staffel mit einer Überdosis Heroin getötet wird.