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。
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
沈腾 贾玲 关晓彤 华晨宇 沈涛 宋亚轩 雷佳音 杨幂 郭京飞 董子健 杨迪 马丽 岳云鹏 包贝尔 蔡明 潘长江 王宝强 宋小宝 吴孟达 马嘉祺 丁程鑫 刘耀文 张真源 严浩翔 贺峻霖 唐嫣 唐艺昕 任嘉伦 林更新 白冰 张萌 金莎 章子怡 乔杉 袁弘 周一围 沙溢 范丞丞 郎朗 汪峰 汪苏泷 张靓颖 陈建斌 蔡少芬 贾乃亮 张哲瀚 龚俊 黄奕 聂远 师小红 李琳 崔奕 涓子 徐光 潘斌龙 王子文 杨颖 毛晓彤 蒋欣 周奕彤 刘洋 母丹 王晶 杨蕊 曹艳 郑国霖 张绍刚 马东 倪萍 杨澜 李宇春 黄晓明
王凯 赵立新 周一围 潘粤明 张歆艺 唐国强 张铁林 陈建斌 宁静 翟天临 朱亚文 李建义 高亚麟 贾静雯 韩雪 马思纯 徐帆 郑恺 张若昀 娄艺潇 边江 张丰毅 尹正 孙强 左小青 王洛勇 范明 保剑锋 郭德纲 郭涛 黄志忠 王劲松 郭京飞 柳云龙 张博 梅婷 李光洁 张国立 陈凯歌 宋佳 阚清子 刘敏涛 王源 张鲁一 陈明昊 戴春荣 于谦 沈梦辰 杜海涛 梁田 靳梦佳 牛骏峰 张可盈 孙坚
张智霖 袁咏仪 陈建斌 娄艺潇 孙耀琦 成毅 赵志伟 孟子义 李莎旻子 于济玮 潘宥诚 刘嘉文 曹曦月 倪言 虞书欣 刘润南 陈信喆 田依桐 张昊玥 吴懿韬 王润泽 付小仙
倪大红 周小斌 朱媛媛 王劲松 郝戎 句号 奇道 班赞 杨博 刘莉莉
易烊千玺刘浩存朱媛媛高亚麟
易烊千玺 刘浩存 朱媛媛
辛柏青 周璞 杜源 黄曼 傅迦 闫学晶 林一霆 高姝瑶 刘硕 任伟 李雨泽
周润发 黄晓明 洪金宝 吴镇宇 袁泉 袁立 莫小奇 童飞 高虎 辛柏青 戚跡 冯文娟 张颂文
黄渤 张译 韩昊霖 杜江 葛优 刘昊然 宋佳 王千源 任素汐 吴京 朱一龙 王东 陈飞宇 佟丽娅 欧豪 张嘉益 惠英红 龚蓓苾 田壮壮 韩东君 辛柏青 周冬雨 任达华 江珊 王砚辉 耿乐 姜武 梁静 佟大为 魏晨 胡军 王天辰 彭昱畅 罗海琼 郭丞 周依然 樊雨洁 刘涛 马伊琍 张建亚 徐峥 王洛勇 高亚麟 王道铁 程禹森 马书良 景海鹏 陈冬 雷佳音 张子枫 陶虹 郭京飞 袁文康 贾晨飞 邵汶 张芝华 段博文 郎平
黄轩 染谷将太 张雨绮 秦昊 张榕容 刘昊然 欧豪 张鲁一 阿部宽 田雨 刘佩琦 辛柏青 成泰燊 李淳 秦怡 松坂庆子 张天爱 周中和 火野正平 夏楠 陈旭 王迪 宋运成
袁立 胡兵 傅彪 刘佩琦
刘德华 巩俐 袁立 陈志朋 李诚儒 胡静 安雅 罗素 胡凯莉 虞俊达 潘霜霜 赵晨浩
潘长江 李雪健 李幼斌 袁立 张丰毅 刘威 陈小艺 李强 王志文 赵小锐 曹蓬 常戎 雷汉 赵宝刚 石兆琪 吕凉 刘金山 杨海波 王玉梅
陈道明 陶红 李念 贾一平 李宗翰 魏宗万 王志华 王菁华 孙强 程前 霍青 曹克难 柴鸥 高强 刘涛
李宛妲 孙强 邱必昌 王勇 施诗 孙宁 范湉湉 张芝华 陈冠宁 王灏宸
富大龙 宁静 喻恩泰 傅淼 杨新鸣 李立群 姚橹 杨志刚 赫子铭 周波 田小冰 刘钊宏 袁菲 荆浩 张振华 孙霆 蒋一铭 周征波 赵毅 孙强 高海成 杨紫嫣 罗天佑 战鹤文 丁嘉兰 任正斌 王彩平 张太龙 彭志东 孙飞虎 贺云庆 闫以昌 刘辉 张博 王俊鹏 王嘉浩 雪菲 闫沛 王运生 朱梓郡 彭波 郑天庸 张璇 魏华 焦刚 夏侯镔 成国栋 王大奇 赵波 马卫军 刘畅 廖东力 王宁 何勇生 刘磊 刘天佐 黎明明 郭家铭 王笛 陈昊 陈晓 李保成 朱军
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
唐鉴军 王小利 杨树林 文松 田娃 周云鹏 韩庚 于文文 张俪
孙涛 邵峰 于洋 蒋龙 许君聪 庞奕欣 贾冰 文松 范明 李宗恒 郭冬临 黄杨 王宁 李雪琴 宋小宝 闫学晶 杨树林
宋小宝 宋晓峰 文松 杨树林 田娃 周云鹏 张嘉倪 李斯丹妮 李雪琴
程野 潘春春 孙越 杨树林 李会长 宋木子
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
李凤绪 冯远征 松涛 郭建国 玉坦 玉甩
徐峥 许绍雄 林鹏 李凤绪 仁龙 郭明翔 朱琳 冯瓅 刘洁 周绍栋 韩志 李晓波 苏茂洋 王语嫣 楚留生 刘建华 张立东 王虎成 冉旭 周雷
李凤绪 杨小米 李金哲 邱禹程 毛韩奕 方一舟 陈瑞加 赵贶 林益柏 韩继庆
李凤绪 孙敏 张嘉益 滕汝骏 罗京民 Jingmin Luo 高明
王丽云 赵丽娟 陈锐 吕晓禾 舒耀瑄 刘文凤
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
刘文凤 刘峰超 任明生
李诚儒 李大海 王艺曈 刘文凤 夏子轩
未知
张子枫 王砚辉 梅婷 李乃文 丁嘉丽 代旭 张子贤 涂凌 苇青 陈创 姜彤 王奕盛 林鹏 陈卫 曾淇 郭丞 杜宇森 钱漪 赵昱童 张贤静
丁海峰 陶慧 刘长纯 聂玫 张浩然 李琦 耿圣凯 张煜枫
段奕宏 裴秀彬 浩歌 李光洁 徐秀林 阿部力 蓝天野 彭心宜 班赞 孙一明
潘虹 盖丽丽 李羚 杨立新
贾乃亮 朱敏 张晞临 王菁华 姚刚
杨圣文 范雨林 刘奕君 萨日娜
徐洪浩 李易祥 杨蓉 冯国庆 王小虎
何润东 孙俪 印小天 于娜 艾伟 冼色丽 迟帅 任伟 黑子 刘莉莉
演员：
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演员：张子枫 王砚辉 梅婷 李乃文 丁嘉丽 代旭 张子贤 涂凌 苇青 陈创 姜彤 王奕盛 林鹏 陈卫 曾淇 郭丞 杜宇森 钱漪 赵昱童 张贤静
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演员：丁海峰 陶慧 刘长纯 聂玫 张浩然 李琦 耿圣凯 张煜枫
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