本片通过三代知识分子的经历，以史诗的手法，描述了20世纪中国当代科学和教育家波澜壮阔的奋斗史，塑造了以钱学森、华罗庚、邓稼先、钱三强、朱自清、周培源、吴有训等为创作原型的卓然不凡的艺术群象，生动再现了从抗战爆发的清华北大到烽火硝烟的西南联大，再到新中国诞生之初，一代学子在烽火硝烟中发奋学习长大成人，赴美留学，并取得令世界瞩目的科学成就，最终冲破重重阻挠，毅然返回祖国贡献青春和才华，以满腔热血和拳拳的赤子之心奠基共和国科教大厦的史实。
许晴 陈建斌 张国立 马苏 李大强 寇振海 岳跃 卢映 法提麦·雅琦 魏宗万 叶钧 李雯雯 王烨 王光辉 彭志东 王汉文 赵俊杰 侯祥玲 钱建平 谢林 刘威 许敬义 石黎明 徐晓刚 王彪 孟谦 阳光 薛晓龙 谭幸 刘小蕙 柳小海 蔡泽明 方伟 许敏 龚志玺 宋光明 任学海 洪刚 安瑞云 黄晓龙 裘海峰 王波 李宝龙 常乐 任舞 刘波 童晓梅 刘广厚 杨晓强 罗蓬 韩家勇 赵建纲 唐建中 田西平 王庆伦 赵恩全 木木 赵乐 李宗强 艺龙 郭明翰 周黎 张金泉 严庆良 迟为晔 张鸿敬
赵立新 胡可 陈建斌 马伊琍 代旭 张春年 盛冠森 田小洁 李野萍 吕中 丁子峻 李兰迪 叶一云 冯鹏 李建桥 王欧蕾
刘婧 倪萍 秦海璐 贾乃亮 刘涛 唐嫣 蔡徐坤 张也 张家齐 黄子韬 吴宣仪 刘雨昕 李宇春 龚琳娜 乌兰图雅 丁真珍珠 陈建斌 Jianbin Chen 杨坤 Kun Yang 林进璋 Chin Chang Lin 马启越 Qiyue Ma 巩立姣 檀健次 Jianci Tan 孙一文 Yiwen Sun 鞠婧祎 Jingyi Ju 朱正廷 Zhengting Zhu 周深 Shen Zhou 李玉刚 Yugang Li 李响 朴树 Shu Pu 毛晓彤 Xiaotong Mao 张碧晨 Bichen
王丽坤 吴京 黄渤 王源 陶虹 王俊凯 张若昀 杨洋 秦海璐 沙溢 易烊千玺 保剑锋 陈晓 张艺兴 关晓彤 魏大勋 唐国强 罗晋 胡可 宋佳 陈建斌 李幼斌 朱迅 尼格买提·热合曼 常远 韩雪 蒋勤勤 林永健 谷智鑫 郎朗 于朦胧 蒋欣 杨烁 朱军 张少华 李亚鹏
高戈 牟凤彬 王婉中 钟国仁 赵顺然 朱媛媛 丁婷婷
赵文瑄 朱媛媛 梁冠华 辛柏青 王馥荔
徐峥 赵薇 Wei Zhao 包贝尔 杜鹃 葛民辉 李灿森 潘虹 赵有亮 朱媛媛 王迅 冯勉恒 王晶 叶竞生 林晓峰 车保罗 苑琼丹 林雪 江约诚 郑丹瑞 田启文 吴耀汉 林路迪 詹瑞文 庄锶敏 陶虹
黄磊 海清 张子枫 朱媛媛 韩青 汪俊 陈数 陈小纭 胡先煦 赵今麦 江语晨 邬君梅 高明 王姬 王俊凯 王源 易烊千玺 王维唯 宋晓英 金溪 冯嘉怡 陈东 魏伊 崔慕燕 路东昌 希茜 李承铉 吴思丹 李天宇 刘芮麟 王佳宇 尚丽芬 达伦·格罗夫纳
白客 辛柏青 郎月婷 耿乐 孙宁 李晓川 张本煜 卓杰泽仁 李浩天 桑茗胜 李感 李延 薛旭春 萨布 杨帆 李思博 王艺禅 王一通
白宇帆 辛柏青 王鹤润 富大龙 尤勇智 刘凯 姬他 刘怡潼 胡明 王莎莎 李泓良 白凡 刘洁 赵千紫 陈思敏 朱辉 刘恒甫 王学东 石文中 李宝安 陈伟栋 张皓森 扈耀之 曹磊 刘威 孙浩 黄曼 贾青 冯国强 喻恩泰 杨新鸣 谭希和 王文绮
张国立 苏有朋 刘学义 蓝盈莹 张新成 苑琼丹 樊少皇 杨志刚 薛凯琪 此沙 李泽锋 陈龙 孙耀威 常远 林允 许凯 毛晓彤 徐帆 马思纯 丁勇岱 许亚军 袁和平 唐嫣 贾乃亮 黄磊 尼格买提·热合曼 李光洁 沈腾 刘涛 秦海璐 杨紫 张若昀 李晨 黄渤 关晓彤 何炅 张晨光 吴樾 王劲松 辛柏青 王乾越 董彦麟 毛坚 孙涛 王其亨 樊锦诗 葛优
黎小田 曾万灵 邓祥 袁立祥 卢九 谢贤 南红 姜中平
吴楚帆 袁立祥 罗艳卿 张瑛
袁立 斯琴高娃 胡亚捷 黄曼 蒋林珊 申军谊 姚卓君 李东霖 修宗迪
张一山 李沁 阮巨 连奕名 牛莉 王语嫣 孙强 赵子惠 戚云鹏 巴图 赵小瑄 曹曦文 邓莎 洪剑涛 洪阳 黄澄澄 李纯 万茜 尹昉 张晶伟 张瑶
张译 李光洁 蒋欣 刘佳 冯嘉怡 丁勇岱 杨烁 施京明 王劲松 是安 任重 郝平 白冰 董晴 徐梵溪 毛俊杰 宋熹 赵煊 金泽灏 章煜奇 田昊 姬他 颜世魁 林鹏 潘之琳 吴其江 赵梓冲 王艺荻 艾东 纪帅 孙强 宋楚炎 朱元浩 周劢劼 詹明君 黄义威 方晓莉 刘冠成 陈创 张思潼
杨烁 蒋欣 李依晓 王自健 程煜 成泰燊 刘孜 严晓频 孙强 丁子峻 周放 许潇晗 令卓 高姝瑶 吴其江 王鑫 赵楚纶 程实 林雪飘 柳禹安 郭子瑜 李浩轩 宋美儿 克拉拉 黄渲文
于和伟 富大龙 丁勇岱 白凡 马苏 黄曼 刘凯 赵阳 李溪芮 胡明 李泓良 孙浩 郑晓宁 颜世魁 冯国强 杜功海 李宝安 周波 邵兵 李泰 王玉宁 武笑羽 曹卫宇 赵岩松 安冬 要武 曹骏 朱辉 高海鹏 刘恩尚 石文中 刘泊霄 白威 于俭 孙玮 柳明明 孙强 李春嫒 秦旋 王茂蕾 许之糯 常荻 刘喆 王奕盛 潘宏梁 霍政谚 陈子潇 朱义 李田野 崔文静 张旭 梅洋 封新天 林一霆 党伟 刘洁 薛淑洁 薛淑杰
庞博 杨笠 吴昕 杨子 麦琳 刘爽 何浩楠 陈少熙 赵小童 鹭卓 韦世豪 付航 小鹿 唐香玉 于祥宇 詹鑫 阎鹤祥 教主 刘仁铖 黑灯 南瓜 诺米么 漆漆 王越 翟佳宁 杨天真 许昕 滕丛丛 杨幂
周星驰 郭麒麟 吴镇宇 徐峥 杨天真 蒋龙 范志毅 庞博 王建国 杨笠 周奇墨 朱丹 蔡康永 爆爆 陈述 DAVY 东成西就 多多 大老王 戴为 二人站 付航 傅首尔 Hamza 黑灯 卡卡 笼包 刘仁铖 良言 刘旸 刘振东 毛冬 门腔 南瓜 诺米 漆漆 尚九熙 沈清 Strong 史妍 唐香玉 王十七 王越 王耀繁 小北 小海 小鹿 小罗 夏夏 贤鱼 阎鹤祥 于翔宇 臧鸿飞 朱鹤松 翟佳宁 子铭 詹鑫
王一 翟佳 濡雪 嵇波 陈大伟 李佳璇 任晗 陈大红 毛荣夏 戴明 周澎 路一萍 王大元
张志忠 哈斯高娃 夏和平 华明伟 廖京生 胡明 孙雪梅 白林 吴竞 江平 管越 龚力群 孙启新 徐晶晶 李克俭 高长利 杨树林 博霏 皮尔·笛仙 达格玛·斯尤维亚·华恩武 塔吉扬娜·李特文娜
冯巩 闫学晶 李雪琴 宋小宝 郎朗 印小天 潘长江 潘阳 巩汉林 巩天阔 孙越 常远 黄景瑜 万茜 贾冰 李嘉琦 郭冬临 宋晓峰 杨树林 孙涛 邵峰 王振华 郭阳 郭亮 许君聪 蒋诗萌 杨鸣 郭艾伦
杨树林 文松 毛林林 周云鹏 田娃 王小虎 林威 赵振廷
赵本山 宋小宝 宋晓峰 文松 程野 历晓贺 葛珊珊 唐鉴军 杨树林 张小英 王小虎 马苏 赵继伟 许君聪 刘流 卜钰 王君瑞 田娃 赵海燕
刘敏涛 王庆祥 孙涛 杨可心 李洪涛 曲敬国 陶泽如 苗圃 胡战利 袁霞 王志强 邓小鸥 王继世
陈小艺 张嘉益 娜仁花 王继世 高冰 李蓬 雷镇语 刘波 马静 杨圣文 何苗 黄维娜 湛雅书 吕洋 谭晓燕
陈锐 李凤绪 杜荣 彭立志 吴剑华 张宇翔 胡志强 董艳博
刘佳 梁冠华 吕中 柯蓝 刘端端 海天 秦焰 吴玉芳 宗平 李凤绪 孟秀 钱占刚 阮思航 李德功常 荣梓希 杨珉骁 陈臻 苏航 尹淇 曹胤 易照博 孙小娟 马兰 刚毅 曹艳艳 付刚 张华 滕路 高放 王志强 马丽 徐正运 孙大川 方晓莉 赵成顺 高玉林 赵熙元
姚芊羽 李凤绪 李诚儒 赵丽娟 李肖宁 周梦萱
韩雪 何冰 杨若兮 窦智孔 刘威 陈道明 蔡裴琳 邹廷威 赵静 李凤绪 廖晓琴 宋佳 倪景阳 朱泳腾 康爱石 郭德纲 于谦
李诚儒 李大海 王艺曈 刘文凤 夏子轩
姚刚 杜敏赫 白凡 范雨林 刘春祥 常亮 李鑫雨 吴旗 李丞峰 崔维宁 吴建 金柯 孙嘉 刘文凤 杨雅絮 李丹军 张钰 李小辉 钟时 邵建 贺镪 周学志 吴刚 莫诗旎 张文秀 齐家伟 丁峰 方延广 陈学刚 王华山 王青青 刘笑虹 来群 陶艺 刘淑清 钟伟嘉 王虎 李邦禹 徐莉琴 于昕冉
斯琴高娃 夏凡 刘金山 牛莉 赵柯 孙桂田 刘文凤 司光敏 周磊 孙铁 杨凯 张妍 李小燕 徐敏 王楠
王丽云 赵丽娟 陈锐 吕晓禾 舒耀瑄 刘文凤
梓渝 田栩宁 展轩 刘轩丞
闫妮 李光洁 郭晓东 蒋欣 范丞丞 关晓彤 王安宇 卢昱晓 石云鹏 周洁琼 李倩 张瑞涵 李庆誉 孙思程 叶泉希 迟蓬 刘伟 刘琪锜 雷丰瑞 刘子鹤
李一桐 刘宇宁 祝绪丹 王以纶 王佑硕 昌隆 吕行 张垒 黄维德 王艳 郑国霖 陈紫函 贾景晖 王成思 苏梦芸 王丽娜 李卿 郭笑天 凌美仕 宋继扬
杨紫 李现 魏哲鸣 张雅钦 涂松岩 管乐 许龄月 沈梦辰 佟梦实
陈建斌 陆毅 于和伟 于荣光 康凯 聂远 黄维德 陈好 何润东 林心如 张博 倪大红 赵柯 刘竞 李依晓 于滨 吕晓禾 霍青 焦晃 浩歌 安彭泽宇 罗晋 孙洪涛 李建新 范雨林 沙溢 常铖 邵峰 郑伟
陈宝国 黄志忠 王庆祥 倪大红 祝希娟 徐光明 张志坚 郭广平 闫妮 郭东文 郑玉 张子健 王雅捷 王劲松 赵立新 徐敏 谭凯 肖竹 甘雨 刘毓滨 晋松 刘立伟 赵雍 徐成峰 王宇 陈之辉 杨涵斌 王戎 马小宁 胡灵灵 林海韵 三浦研一 穆泓屹 李婧 耿长军
胡歌 刘涛 王凯 陈龙
雷佳音 岳云鹏 那尔那茜 安沺 吕凉 公磊 冯嘉怡 芦芳生 赵魏 蔡鹭 阎必果 周美君 郭涛 韩童生 窦骁 张天爱 尹昉 明道
孙俪 陈建斌 蔡少芬 李东学
段奕宏 张译 张国强 邢佳栋 李晨 曹海涛 刘威葳 高峰 罗京民 王往 王大治 范雷 王迅 王东栋 刘天佐 谢孟伟 左腾云 赵志君 王大奇 袁菲 江奇翰 李泓良 杜建桥 张衡平 宿宇杰 马云 何杰 白恩 柯志凌 曹操 吴有才 哈斯其其格 史航 邓宝 陈思诚 张衍 李京 杨在景 李博 刁海明 兰晓龙
肖战 张婧仪 周奇 黄觉 余男 陈妍希 张国强 乔振宇 田小洁 沙宝亮 张铎 白冰 赵子琪 许龄月 柳明明 黄俊鹏 谭洋 梁超 邢岷山 杨雨潼 邵汶 杨帆 刘潮 王韵之 宋元甫 杨博潇 武志强 李嘉鑫 应世鸣 伍姣 钟汉良
演员：张译 李光洁 蒋欣 刘佳 冯嘉怡 丁勇岱 杨烁 施京明 王劲松 是安 任重 郝平 白冰 董晴 徐梵溪 毛俊杰 宋熹 赵煊 金泽灏 章煜奇 田昊 姬他 颜世魁 林鹏 潘之琳 吴其江 赵梓冲 王艺荻 艾东 纪帅 孙强 宋楚炎 朱元浩 周劢劼 詹明君 黄义威 方晓莉 刘冠成 陈创 张思潼
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演员：梓渝 田栩宁 展轩 刘轩丞
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演员：闫妮 李光洁 郭晓东 蒋欣 范丞丞 关晓彤 王安宇 卢昱晓 石云鹏 周洁琼 李倩 张瑞涵 李庆誉 孙思程 叶泉希 迟蓬 刘伟 刘琪锜 雷丰瑞 刘子鹤
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