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。
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
陈建斌 董勇 郝平
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
陈建斌 陈晓 啜妮 刘敏涛 左小青 王骁 喻恩泰 谭凯 郑奇 张亦驰 董晴 王啸坤 聂远 牛飘 王正权 李晓强 刘巴特尔 董海 赵倬霆 贾笑涵
梁冠华 朱媛媛 霍思燕 徐秀林 岳秀清 潘粤明 鲍大志 王同辉 刘桦 张涵予
李雪健 朱媛媛 辛柏青
何冰 于谦 朱媛媛 徐悦 盛冠森 郭麒麟 孙越
李连杰 文章 桂纶镁 朱媛媛 董勇 高圆圆 严敏裘 咏梅 陈燃 张新华
朱一龙 辛柏青 张子枫 朱亚文 陈飞宇 王砚辉 肖央 吴京 张宥浩 欧豪 韩东君 郭晓东 李卓阳 任重 李乃文 聂远 唐曾 王挺 赫子铭 王阳 贾冰
唐国强 王砚辉 刘劲 辛柏青 张颂文 黄晓明 章子怡 朱亚文 张子枫 魏大勋 肖央 王骁 陈飞宇 魏晨 尹昉 张宥浩 海清 王传君 郎月婷 杜淳 贾冰 林永健 王伍福 安荣生 王楷勝 郭晓峰 郭晓东 李乃文 聂远 唐曾 袁文康 赵波 李光洁 张海宇 李感 王道铁 保剑锋 纪焕博 王乃训 叶禾 李卓阳 朱一龙
王俊凯 苗苗 郑恺 任敏 辛柏青 李晨 张钧甯 杨皓宇 余皑磊 李梦 李俊墨 董劭辉 齐凯 飞尔多斯 张云鹏 包宇 郭士柏 王枭橦 郭岱鑫 冯柏开 张钊 闫新宇 张梓豪 孙毅 金世佳 李光洁 周一围 曹卫宇 李勤勤 刘陆 刘坤 刘力扬
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
吴楚帆 袁立祥 罗艳卿 张瑛
钟汉良 袁立 巍子 陈锐 宋佳 刘雨鑫 石筱群 袁苑 唐群 方子哥 刘毓滨 公方敏
袁立 黄维德 桑叶红 孙茜 秦怡 谢芳 吴军忱 任东霖 佟丽娅 郭珍霓 葛蕾 练练 江子希 张迪 石筱群 白庆琳 赵静 杨曼琴 田野
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
沈腾 范丞丞 尹正 张本煜 孙艺洲 魏翔 贾冰 郑恺 冯绍峰 黄景瑜 刘昊然 于适 胡先煦 阎鹤祥 周野芒 高华阳 孙强 范高翔 郝瀚
吴磊 蒋勤勤 陈建斌 王佳佳 闫楠 吴彼 王宏伟 钱坤 鞠帛展 梁龙 五百 孙强 王川 马大智 吕星辰 陈禹同 陈佳宁 吴金鑫 杨棽 张楚文
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
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
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
刘心悦 张明 李妙 于洋 刘涛 杜海涛 冯巩 郎朗 闫学晶 艾敬 李春波 贾冰 郭冬临 邵峰 孟鹤堂 周九良 鄂靖文 陈嘉男 姜妍 李雪琴 胡海泉 宋小宝 文松 杨树林 蔡维利 汪苏泷 徐志胜 蒋诗萌 田雨 王喳喳 庞奕欣 朱天福 孙楠 王宁 修睿 阎鹤祥 左凌峰 贾舒涵 于魁智 李胜素 伊能静 秦昊
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
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
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
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
檀健次 李兰迪 高瀚宇 罗秋韵 黄思瑞 嘉泽 蒲萄 王弘毅 昌隆 任彬 孙芮
辛芷蕾 白客 张子贤 姚安娜 师铭泽 王秀竹 李孝谦 刘润南 赵昭仪 乔大韦 曹瑞 姚安濂 鄂靖文 句号 邹德江 田岷 王超 李沐风 艾米 银雪 胡嘉欣 陈冠甯 于小彬 隋咏良 柳明明 刘曔
白敬亭 章若楠 陈昊森 张淼怡 翟潇闻 原野 吴宇恒 刘楚恬 何炅 秦沛 鲍起静 孔琳 陈嘉男 傅淼 冯韵之 魏子昕 邓英 张珂源
景甜 张晚意 郭涛 张弛 徐好 白冰可 马苏 黄奕 章呈赫 吴冕 戴春荣 曹斐然 崔航 赵昕 岳旸 宣言 管栎 刘亭作 嘉泽 天爱 夏娃 钟丽丽 大黄 钢镚
白鹿 欧豪 翟子路 高至霆 李宛妲 刘恒甫 胡军 李乃文 岳旸 齐欢 刘威葳 童蕾 涂凌 刘敏 朱铁 褚栓忠 王学圻 萨日娜
聂远 杨蓉 张铎 杨博潇 施京明 王瑞欣 黄勐 曾柯琅 许亚军
张凌赫 徐若晗 王宥钧 唐九洲 黄灿灿 周益如
虞书欣 林一 费启鸣 曾可妮 夏浩然 王润泽 许诗悦 曾宥臻
未知
张钧甯 梁大维 张翰 金泽灏 周奇奇 季肖冰 张嘉倪 郭子千 张恒 经超
演员：檀健次 李兰迪 高瀚宇 罗秋韵 黄思瑞 嘉泽 蒲萄 王弘毅 昌隆 任彬 孙芮
热度：5240°C
演员：辛芷蕾 白客 张子贤 姚安娜 师铭泽 王秀竹 李孝谦 刘润南 赵昭仪 乔大韦 曹瑞 姚安濂 鄂靖文 句号 邹德江 田岷 王超 李沐风 艾米 银雪 胡嘉欣 陈冠甯 于小彬 隋咏良 柳明明 刘曔
热度：3380°C
演员：白敬亭 章若楠 陈昊森 张淼怡 翟潇闻 原野 吴宇恒 刘楚恬 何炅 秦沛 鲍起静 孔琳 陈嘉男 傅淼 冯韵之 魏子昕 邓英 张珂源
热度：10698°C
