1949年新中国建立以来，虽然人民当家做主人，但是新政权还随时面临被海外敌对势力所颠覆的严峻现状。惨烈的抗美援朝战争结束后，曾经立下赫赫战功的冯石将军（李雪健 饰）接到中央委派的重要使命，那就是主持原子弹的研发工作。虽然对原子弹一窍不通，但是军人出身的冯石只有服从上级的命令，带着一支经过烈火淬炼的英雄部队挺近荒凉的戈壁滩。在此之后，以美国留学归来的陆光达（李幼斌 饰）等科学界的精英人才从四面八方调到了西北荒漠。
靳东 于和伟 吴磊 倪妮 丁勇岱 佟瑞欣 颜丙燕 胡军 谭凯 曹磊 刘之冰 成泰燊 刘琳 李雪健 倪大红 张颂文 杨立新 李健 梁天 英壮
李雪健 宁晓志 周野芒 臧金生 丁海峰 赵小锐 修庆 郑爽
张国立 张默 徐帆 李雪健 陈道明 阿德里安·布罗迪 蒂姆·罗宾斯 冯远征 张涵予 王子文 段奕宏 范伟 柯蓝 张国强 林永健 乔振宇 李倩 赵毅
陈宝国 周迅 冯远征 秦海璐 李雪健 马少骅 毛卫宁 刘和平 阎建钢 郭靖宇 林黎胜 宋佳 王宛平 王海兵 南雅彦
朱亚文 张瑶 郭广平 侯勇 李幼斌 赵达 杜淳 王珞丹 童蕾 凌晨
杨旭文 田雨 张志坚 盖玥希 赵荀 孙逊 许诗悦 夏侯镔 李幼斌 程煜 杜源 李宏毅 徐洪浩 傅程鹏 句号 郝平
黄景瑜 肖战 钟楚曦 李幼斌 毛林林 傅浤鸣 徐洪浩 孙逊 侯梦莎 刘晓洁 赵荀 张进 毛毅 夏侯镔 何政军 张志坚 白鹿 程煜 杜源 张绍刚 秦沛 史兰芽
万思维 唐国强 徐箭 巫刚 李幼斌 宋春丽 冯恩鹤 马晓伟 侯天来 刘继忠
黄帅帅 高明君
常高明 翟成露
常高明＆王路晴
秦远&高明君
钟汉良 秦岚 白冰 王冠逸 王真儿 王一舟 张云琪 李嘉灏 陈瑾 张太文
热依扎 王阳 啜妮 沈羽洁 李煜 冯晖 程梓 陆妍淇 陈瑾 朱时茂 郑晓宁 曹征
热依扎 王阳 啜妮 黄觉 沈羽洁 李煜 冯晖 那家威 谭泉 乔大韦 赵浩闳 翟小兴 张棪琰 赵龙豪 郑好 陈瑾 梁冠华 严晓频 王姬 柴碧云 罗海琼 陈创 陈洁 李羽桐 张铎 曹卫宇 陈冠宇 李浩轩
张鲁一 于和伟 陈瑾 王子文 林永健 李小冉 张帆 白客 涂松岩 寇振海 王传君 何杜娟 赵健 张峻宁 马东 高亚麟 季晨 梁振华 唐家三少 郭靖宇 江南 侯鸿亮
潘粤明 袁泉 董勇 张晓军 王刚 滕汝骏 徐秀林 郭晓东 李佳 崔敏捷
李凤绪 孙敏 张嘉益 滕汝骏 罗京民 Jingmin Luo 高明
滕汝骏 刘烨 赵秀丽 陈好 龚业珩 党浩予
张良 吴凡 张勇手 王心刚
王心刚 张勇手 王毅 黄焕光 井立民 张连伏 王心鉴 孟庆芳 李辉健 里坡 李晓青 邢吉田 王晓棠 朱启 李艺青 刘江 张璋 翟春华 阿布杜 庞万灵
孙看 孙洪涛 谢芳 杜旭东 张勇手 刘继忠
马伊琍 白宇 刘琳 李婷婷 高鑫 节冰 焦刚 刘陆 王维唯 王圣迪 牛超 史可 涂松岩 张铎 陈隆安 马月 都兰
刘琳 李嘉琦 杨皓宇 任豪 吴佳怡 古子成 韩云云 昌隆 厉嘉琪 向夏 许远驰
闫妮 邓恩熙 张瑶 姚晨 王珞丹 梅婷 黄尧 刘琳 张子贤 苗苗 耿乐 侯岩松 郭柯宇 李乃文 邹元清 焦刚 辛云来 芦芳生 李倩 赵滨 尹智玄 李沐然 于晓璘 王玥晞 吕星辰 张雪琳 巩容尔 田小洁 周逵 谢承颖 林俊毅 李逸男 葛四 黄飞 段博文 麻骏 方晓莉 牟紫 田淼 傅隽 徐玉琨 陈博豪 邓飞 李萍 王劲松 徐悦 王宏伟 荣飞 刘涛 马吟吟 康群智 沈保平 李俊贤 马驰 宫小喧 寇智国 师悦玲 王妍之 张晓谦 李勤勤 迟蓬 张熙然 张陆 于莎莎 王沛禄
廖凡 尹昉 刘琳 富大龙 黄米依 赵阳 马苏 张桐 房子斌 张帆 王艺禅 白志迪 李丛喜 段博文 林沐然 赵佳丽 陶慧 陈玺旭
孙千 魏哲鸣 白澍 王若珊 罗予彤 潘玥同 肖凯中 戴蕥琪 张珂源 张屹杨 陶海 陈创 修庆 王伟华 田丽 苇青 娃尔 葛四 刘帅 芮伟航 张宁江 余洺轩
周冬雨 宋洋 袁弘 王皓 陶海 石蕊 王硕 米拉 张煜雯 钟晨瑶 师悦玲 方晓莉 范祎琳 柯宇
张子枫 任洛敏 郭富城 许玮甯 段奕宏 荣梓杉 王圣迪 李晓川 李解 吕聿来 孔雁 巩小榕 陶海 张柏嘉 魏之皓
迟志强 张国民 宋晓英 于绍康 李丁 刘岩 陈佩斯 陈强 江水 卢桂兰 陈立中 张帆 袁苑 洪剑涛 黎频 李廷栋 李连生 杨来祥 白铭 孙松 任志荣 黄素影
张瑜 谢芳 张国民
张国民 冯恩鹤 田少军 麦小琴
刘晓庆 林彬 周森冠 孙玉珍 刘国权 董子武 张国民 张平 陈少泽
葛优 关之琳 英达 保罗·马祖斯基 唐纳德·萨瑟兰 李诚儒 张涵予 傅彪 刘仪伟 克里斯托弗·巴登 何平 牛飘 杜宝宝 李晓耕 许晓力 叶宏 袁德旺 张晞临 杨欣 吉米 徐啸力
刘侠声 范哈哈 姚德冰 关宏达 尤嘉 文彬彬 俞祥明 张小玲 嫩娘 王子平 汪宗良 蒋天流 任正佳 王小刚 石小满 傅明正 孙文铮
宋祖儿 刘宇宁 宣璐 刘端端 刘晓庆 何泓姗 金士杰 李雪琴 何润东 王成思 魏子昕 敖子逸 高伟光 孔雪儿 季肖冰 冯晖 吴昊宸 周陆啦 刘一宏 崔奕 张棪琰 储子竣 王星瀚 姚一奇 胡小庭 刘凌志 郭军 姚筱筱 宫正晔
王佑硕 金佳悦 张宸逍 刘頔 施骏喆 梁咏妮 马迪妮 孙斌 王星瀚 金天宇 胡宝森 权裴伦 鲁昊 蓝博 王泽轩 江柏萱 夏振严 朱锐 叶鹏 贾晴晴
李连杰 胡坚强 黄秋燕 计春华 刘怀良 麦伟章 潘清福 孙建魁 王星瀚 王抒丹 熊欣欣 于承惠 于海 袁苑 张建文 蒋燕麟 王春元
杨旭文 李一桐 陈星旭 孟子义 赵立新 刘智扬 王奎荣 肖茵 曾黎 李宗翰 吕良伟 代文雯 苗侨伟 米露 刘芊含 宁文彤 邵兵 宗峰岩 邵峰 夏梓桐 王星瀚 姬晨牧 余皑磊 黑子 郑斌辉 韩栋 傅天骄 王力 郭军 赵秋生 刘威 宋涛 赵聪 王林 马京京 信鹏 龙德 任希鸿 高玉庆 林以政 辜德超 孙皓 贾进 刘涛涛 胡博 尹硕 梁金山 张路 张楷依 宋庆 刘禹 范忠华 常铖 宫正楠 李依晓 曹杨 侯桐江 蒋一铭 诺敏达莱 宝迪 宏通·巴图 董李无忧 程六一 隋雨蒙
维杰·西图帕提 阿努拉格·卡施亚普 玛玛塔·莫汉达斯 那塔拉简·苏布拉马尼亚姆 阿比拉米 迪维亚·巴拉蒂 辛加姆普利 阿鲁多斯 穆尼什坎特 萨沙纳·纳米达斯 维诺德·萨加尔 马尼干丹 卡莱扬 丽齐·安东尼 穆拉伊·阿拉西 巴拉蒂·拉贾 舍纳潘·P·L 普瓦伊亚尔 维特里维尔·拉贾 莫汉·拉曼
陆诗雨 冯舒玉
奥布里·皮普尔斯 摩根·泰勒·坎贝尔 莎拉·杜格代尔 马德琳·格雷斯·阿普尔盖特 Mackenzie Cardwell 凯利·马丁 Kirsten Robek 莱恩·爱德华兹 P. Lynn Johnson 克里斯·威廉·马丁 Milo Shandel Alison James
菲恩·怀特海德 克雷格·帕金森 爱丽丝·洛维 阿西姆·乔杜里 威尔·保尔特 塔露拉·哈登 卡特里奥·诺克斯 保罗·布拉德利 乔纳森·阿里斯 A·J·霍顿 弗勒尔·基思 劳拉·埃弗兰 阿伦·阿萨德 苏珊妮·伯登 杰夫·明特 乔恩-乔·英克彭 汤姆·麦卡尔 埃利·皮尔西 斯蒂芬·拉什布鲁克 罗森达·桑德尔 桑德拉·特蕾丝
周润发 缪骞人 钟楚红 金燕玲 任喜宝 李琳琳 李默 张燕君
王晓曦 田雕侠 孙楷丰
克里斯蒂安·贝尔 希斯·莱杰 艾伦·艾克哈特 迈克尔·凯恩 玛吉·吉伦哈尔
未知
佟大为 洪卫 李小冉 王长林
维迪卡·西德莫尔 彼得·塔斯利姆
迈克尔·B·乔丹 西尔维斯特·史泰龙 泰莎·汤普森 杜夫·龙格尔 弗罗里安·穆特鲁 布里吉特·尼尔森 罗素·霍恩斯比 伍德·哈里斯 米洛·文堤米利亚 菲利西亚·拉斯海德 迈克尔·巴佛 安德烈·沃德 迈尔斯·哈姆帕斯 伊沃·南迪 克里斯托弗·曼恩
演员：陆诗雨 冯舒玉
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演员：奥布里·皮普尔斯 摩根·泰勒·坎贝尔 莎拉·杜格代尔 马德琳·格雷斯·阿普尔盖特 Mackenzie Cardwell 凯利·马丁 Kirsten Robek 莱恩·爱德华兹 P. Lynn Johnson 克里斯·威廉·马丁 Milo Shandel Alison James
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演员：菲恩·怀特海德 克雷格·帕金森 爱丽丝·洛维 阿西姆·乔杜里 威尔·保尔特 塔露拉·哈登 卡特里奥·诺克斯 保罗·布拉德利 乔纳森·阿里斯 A·J·霍顿 弗勒尔·基思 劳拉·埃弗兰 阿伦·阿萨德 苏珊妮·伯登 杰夫·明特 乔恩-乔·英克彭 汤姆·麦卡尔 埃利·皮尔西 斯蒂芬·拉什布鲁克 罗森达·桑德尔 桑德拉·特蕾丝
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