电影中,基里安·墨菲饰演“原子弹之父”罗伯特·奥本海默,艾米莉·布朗特饰演奥本海默的妻子凯瑟琳·普宁,马特·达蒙饰演“曼哈顿计划”主持者莱斯利·理查德·格罗夫斯,小罗伯特·唐尼饰演原子能委员会成员路易斯·斯特劳斯,弗洛伦丝·皮尤饰演奥本海默的情人让·塔特洛克。而在戏外演员们也是共同熬了几十个大夜,在片场相互打气非常给力。甚至片场休息时也三句离不开人物,令人十分期待他们在片中碰撞的新鲜火花。此外,影片喜剧选手队伍也有“摇滚”血液的加入,歌手梁龙此次饰演片场导演,跟蒋诗萌、梦涵组成了导演组,展露喜剧人的另一面,其表演更被蒋易夸赞道:“现在看不了他再搞摇滚了!他就是个喜剧人!”