毛澤東 演員：唐國強
中國共產(chǎn)黨和國家第一代領(lǐng)導(dǎo)集體的核心，自始至終領(lǐng)導(dǎo)和關(guān)注著新中國“兩彈一星”事業(yè)的決策和發(fā)展，下定決心要在百廢待興的中國研制核技術(shù)，為鑄造新中國強大的“國防盾牌”建立了不朽的功勛。
錢學森 演員：陳建斌
兩彈一星元勛，中國航天之父，中國導(dǎo)彈之父，儒雅且硬氣的科學家形象，在很多事情的處理和抉擇上都是一個非常要強的硬漢。有著熱忱的愛國之心，回國后，獻身于中國的導(dǎo)彈航天事業(yè)。
鄧稼先 演員：鄭國霖
兩彈一星元勛，為兩彈一星事業(yè)做出卓越貢獻，他放棄了在國外優(yōu)厚的生活條件，沖破阻力回國，隱姓埋名投身于核武器的研究事業(yè)，在戈壁沙漠進行著研究導(dǎo)彈的艱苦過程，雖然功勛卓著，卻始終鮮為人知，直到1986年他才被報道。
周恩來 演員：孫維民
中國共產(chǎn)黨和中華人民共和國的主要領(lǐng)導(dǎo)人，國家總理，對“兩彈一星”事業(yè)的建設(shè)起到了決定性的作用。在當時歷史條件下，以他的偉大的靈魂和思想影響著奮戰(zhàn)在兩彈事業(yè)的科學家們。
朱德 演員：王伍福
蔣英 演員：蔣林靜
錢學森夫人，溫柔賢惠，對于錢學森的兩彈一星事業(yè)給與無限支持與關(guān)愛，始終不離不棄，默默堅守他們的感情。
