周恩来
孙维民饰
中国共产党和中华人民共和国的主要领导人，国家总理，对“两弹一星”事业的建设起到了决定性的作用。在当时历史条件下，以他的伟大的灵魂和思想影响着奋战在两弹事业的科学家们。
毛泽东
唐国强饰
中国共产党和国家第一代领导集体的核心，自始至终领导和关注着新中国“两弹一星”事业的决策和发展，下定决心要在百废待兴的中国研制核技术，为铸造新中国强大的“国防盾牌”建立了不朽的功勋。
蒋英
蒋林静饰
钱学森夫人，温柔贤惠，对于钱学森的两弹一星事业给与无限支持与关爱，始终不离不弃，默默坚守他们的感情。
邓稼先
郑国霖饰
两弹一星元勋，为两弹一星事业做出卓越贡献，他放弃了在国外优厚的生活条件，冲破阻力回国，隐姓埋名投身于核武器的研究事业，在戈壁沙漠进行着研究导弹的艰苦过程，虽然功勋卓著，却始终鲜为人知，直到1986年他才被报道。
钱学森
陈建斌饰
两弹一星元勋，中国航天之父，中国导弹之父，儒雅且硬气的科学家形象，在很多事情的处理和抉择上都是一个非常要强的硬汉。有着热忱的爱国之心，回国后，献身于中国的导弹航天事业。
