本剧以史实为依据，全方位展现了一段鲜为人知的历史：共和国领袖毛泽东和周恩来、聂荣臻等老一代领导人运筹帷幄，英明决策，钱学森、邓稼先等杰出科学家在极端困难的条件下，自主研制两弹一星，开创了中华民族屹立于世界东方的丰功伟业。全剧闪耀老一辈开国元勋的风采和爱国知识分子的光芒，唱响了一曲五星红旗迎风飘扬的艰苦奋斗、无私奉献的主旋律。
陈宝国 徐帆 洪涛 唐国强 潘粤明
鲍国安 唐国强 孙彦军 濮存昕 陆树铭 李靖飞 侯永生 吴晓东 龚丽君 何晴 洪宇宙 李庆祥 袁志光 吕中 里坡 魏宗万 郑榕 李凤英 王良波 安志懿 王光辉 沈龙 钱玉林 杨立新 李铁 石霓 曹力 安亚平 姬成功 刘威 李弘 吴桂苓
唐国强 关晓彤 宋亚轩 沙溢 杨迪 金靖 于洋 彭昱畅 沈涛 沈腾 杨幂 欧豪 张天阳 蓝盈莹 张海宇 贾冰 李梦 李乃文 冯满 小沈阳 马嘉祺 丁程鑫 刘耀文 张真源 严浩翔 贺峻霖 黄渤 范丞丞 常远 李嘉琦 付航 闫妮 黄晓明 张予曦 徐明浩
董勇 董琦 罗钢 杨童舒 濮存昕 陆忠 文馨 上白 唐国强 刘劲 侯勇 刘之冰 巫刚 许晴 王伍福 艾东 王鹏凯 赵吉 刘鉴 马晓伟 宋禹 宿宇杰 唐以诺 蒋婧 程煜 白冰 赵晓明 徐光宇 王志峰 丁海峰 刘奕君 严晓频 张京生 曹力 周波 张朕瑄 朱海军 尹静 王卓 谢紫彬 朱鹏程 王艺嘉 陈姗姗 王荧欣 闻洁 张再新 史鑫 孙岩 马岩 黄维 李新华 梅寒 杨猛 平田康之 张惠中 喜莲娜 徐永革 高扬棋 苗清 杨璨地 高志强 乌日根 李全忠 王健 葛友元 王双琥 于俭 李嘉明 孙嘉嘉 单文芊 刘思博
陈建斌 刘蓓 郭涛
应采儿 潘虹 高曙光 陈建斌 鲍国安 侯勇 陈宝国 午马 罗嘉良 于荣光 申军谊 巫刚 丁勇岱 巍子 于和伟 张秋歌 潘雨辰 果靖霖 白志迪 金巧巧 文章
陈建斌 董勇 郝平 何杜娟 王骁 胡可 徐绍瑛 陶红 侯岩松 巫刚 耿艺展 丁勇岱 翟小兴 白威 赵子琪 李君峰 宿北宸 范诗然 李龙君
江一燕 胡军 苑新雨 霍政谚 郑国霖 王艳 江宏恩 包贝尔 张茜
任素汐 高伟光 刘琳 刘家祎 张小婉 唐曾 任宥纶 翟小兴 曲禾
颖儿 王学兵 郑国霖 蒋林静
张卫健 吴孟达 张茜 郭昶 郑国霖 潘结 黄一飞 卓凡 李颖 易智远 冯进高 张东升 林海海 龚锦堂 王蓓
唐国强 耿乐 潘雨辰 姚居德 朱宏嘉 王伍福 孙维民 王健 郭连文 赵力强 高发 李大光 盖美 张凯丽 刘伯英 王光辉 杨蓉 刘研 温浩铎 牛军 王博 郝文学 裴兴雷 郭洪庆 刘萍 李燕生 李育生 朱衡 余志华 吴玉喜 李乃正 关新伟 周艺华 姚小艺 蒋瑞征 董少敏 徐学政 常宁国 丁宁
唐国强 孙维民 王志飞 丁勇岱 刘之冰 姚刚 韩栋 王挺 王同辉 刘涛 何政军 刘旭 王九胜 奚望 傅亨 李思博 卢玺 徐砡 马杰 娄宇健 黄诗佳 蒋方婷 吴健 王伍福 郭连文 卢奇 马晓伟 赵凯 毕海峰 宗平 连奕名 李进荣 徐永革 林麟 高一玮 闻杰 马诗红 赵波 徐白晓 何云龙 李麟 袁世龙 薛靖骞 李田野 葛友元 李健 左佰学 刘兴盛 姚扩 李博 单阳光 乌日根 徐僧 张铎 张笑君 侯祥玲 刘相麟 赵小川 杨钧丞 李印 尹键 李海兵 杜相 汪洋 刘川 张页石 张卫 谢钢 丰声 陶洋 王梓源 黄卫
齐丽格尔 祝宏波 王二辰 赵少康 刘佳 周晓明 杨志毅 赵丽娟 陈如珍 于婷 孙维民 苗萍 吴琼 马越 王子瑜 田新年 赵志君 吴霄云 王鹏 纪永伦 张娅君
黄子华 蒋雯丽 秦海璐 曹磊 李琳 游琳姝 张澍 孙维民 梁音 陈瑾 佟骏 常军
张秋歌 范明 宁晓志 刘劲 王伍福 卢奇 陶玉玲 傅浤鸣 侯勇 祝新运 陶慧敏
王伍福 方勇 范燕 丁继勇 于代君 阎泯乐
欧阳震华 佘诗曼 姜薏柔 王驾麟 宋春丽 娄艺潇 徐敏 段倩茹 奚美娟 谷伟
唐国强 孙维民 陈建斌 蒋林静 郑国霖 李娜 郭连文 王伍福 宗利群 李中坚 林宏 谷伟 过齐鸣 张东强
唐国强 刘劲 王伍福 孙飞虎 徐光明 郭连文 邵宏来 许正廷 王健 崔可法 顾永菲 丁笑宜 田景山 许毛毛 谷伟 李树生 姚居德 谢钢 王丽媛 田甬 史鑫 车晓彤 高长利 张卫国 吴桂苓 狄剑青 吕武霖 邵峰 吕一丁 芮丽蓉 张元昌 王洪武 周宗印 王跃进 贺镪 唐汤民 过齐鸣 马晓伟 李振平 齐景斌 郭寿阳 林中华 霍德集 添守善 念凡 董九如 郑乾龙 陈强 郑晓宁 赵燕国彰 王丽云 林津锋 刘长纯 于东江 黄金城 刘仲元 张志宏 李贻清 肖立昂 张岩 徐扬 牟云
谢伟才 古月 孙维民 翟万臣 王伍福 李定保 谷伟 周光毅 宋林林 宁晓志 史奕 宋邦贵 陈志仁 陈国典 林瑞诚 周媛媛 陈小影
唐国强 张国立 蒋勤勤 袁立 王伍福 郭连文 刘劲 王健 许戈 张铁林 吴晓东 赵凯 刘沙 杨俊勇 史鑫 张东强 宗利群 车晓彤 张剑锋 赵玉林 张国文 林凤文 潘广居 张晓明 汤振民 于毅 张慧 曲扬 霍艺峰 张羽 徐英智 郑锡龙 陈铁军 秦丽 马境 程希 江毅珈 许还山 达式常 王志 汪明 李长江 曹宇宙 杨树兴 宁生 刘义 杨源 郭连程 李春辉 赵熙元 姚建雄 红花 邵晓江 孙建江 赵建忠 吴有熙 沙恩全 杨维奇 刘洪林 邬东水 韩庭琦 王英明 黄天庆 张进红 黄俊祥 李世德 梁伟 门光伟 项东 何
唐国强 孙维民 卢奇 马晓伟 黄薇 薛淑杰 迟帅 杜志国 蒋林静 王伍福 王新军 申军谊 陈铎 郭连文 谷伟 逯长恩 谢钢 陈继铭 赵立强 张柏俊 过齐鸣 张东强 张小平 雷雷 钟鑫培 郑国霖 金丽婷 徐小龙 张辉 程润坤 王昊 田峻丞
坂井真纪 矢沢幸治 井上晴美 北村一辉 今井春奈 久田美佳 大浦龙宇一 三川雄三 中丸シオン 宝井诚明 绯田康人 西沢仁太 黑田亚瑟 喜多岛舞 橘実里 小林宏史 辻美里 井上優里菜 伊藤麻衣子 堀江庆 石坂良磨 坂寄卓士 堀北真希 佐藤康惠 末吉宏司
宫崎骏 铃木敏夫 宫崎吾朗 米林宏昌 Philippe Descola 蒂莫西·莫顿 Susan Napier Shin-Ichi Fukuoka Seiji Kanoh
郭京飞 王佳佳 陈明昊 张歆艺 刘奕铁 刘佩琦 葛四 刘頔 宋宁峰 魏晓东 李思博 张钧涵 李世鹏 高广泽 尹智玄 陈昊蓝 张可盈 徐白云 许静雅 巴楚轩 姜子鲲 李蕊初 张毓宜 张海宇 姚安娜 穆丽燕 徐百慧 王大奇 周楚濋 包贝尔 梁龙 刘天佐 程野 许君聪 许文广 王艺禅 川子 韩冰 苗博
杨旭文 杨志刚 郜思雯 陈创 孙雪宁 石悦安鑫
成毅 刘奕君 王劲松 周奇 佟梦实 徐璐 倪大红 张涵予 叶祖新 成泰燊 黄觉 韩童生 尹铸胜 宋佳伦 边程 李宗翰 张晓谦 陈姝君 王子璇 王祖一 刘怡潼 郭丞 陈天天 孙祖君 韩渤言 王浩歌 刘泳希 李晋晔 成炫忱 艾丽娅 陈瑶 李光复 王茂蕾 柳小海 姜超 佟磊 喻亢 李博 徐永革 贺美琦
陈妍希 周柯宇 刘芮麟 陈小纭 谢兴阳 程雅昭
杨志刚 杨旭文 郜思雯 陈创 孙雪宁 石悦安鑫 张子健 姚安濂 王劲松 范明 岳丽娜 刘智扬 牛宝军 罗嘉良 张黎明 牛北壬 马赫 周骏超 奚望 吴春怡 韩承羽 姬晨牧 任希鸿 冯玉玺 白庆琳 李星昊 王力 孙信宏 张怀公 曲霄宇 杨舒枫 林江国 徐福来 梁咏妮 张明明 都钊 周云深 依灵 任学海 孙灿 陈芊桦 埃米尔 达来哈里呼 崔一凡 甄少华 上官瞳 张文俊 徐伟 朱翔 晁志谦 张恒瑞 黄弼兴 李栋 张钧译 丁志勇 朱海军 吕春生 王铂清 王斌 魏子杨 王九胜 钟夫翔 郝明奇 杨猛 王焱 邵老五 张昆
杨旭文 杨志刚 郜思雯 孙雪宁 陈创 岳丽娜 刘智扬 于毅 车保罗 黑子 韩承羽 曲霄宇 汤晶媚
陈晓 孙千 罗一舟 成泰燊 黄志忠 李纯 朱亚文 向涵之 吴樾 朱茵 梁冠华 王子璇 杨子骅 柯蓝 王永泉 刘佩琦 王雨 王建国 林夏薇 宋宁峰 令卓 栾元晖 扈天翼 唐鉴军 程枫 徐僧 韩云云 王俊彭 黄超
虞书欣 何与 吴翊歌
迪丽热巴 陈星旭 张俪 董畅 张亦驰 苏鑫 颜卓灵 梁颂晴 赵昕 潘美烨 田小洁
杨金赐 关凌 杨菲洋 尹熙水 REBORN组合
戴娇倩 邵兵 奚美娟 张笛 赵毅
演员：郭京飞 王佳佳 陈明昊 张歆艺 刘奕铁 刘佩琦 葛四 刘頔 宋宁峰 魏晓东 李思博 张钧涵 李世鹏 高广泽 尹智玄 陈昊蓝 张可盈 徐白云 许静雅 巴楚轩 姜子鲲 李蕊初 张毓宜 张海宇 姚安娜 穆丽燕 徐百慧 王大奇 周楚濋 包贝尔 梁龙 刘天佐 程野 许君聪 许文广 王艺禅 川子 韩冰 苗博
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演员：杨旭文 杨志刚 郜思雯 陈创 孙雪宁 石悦安鑫
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