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。
张晚意 姜珮瑶 郑云龙 吕晓霖 柳小海 王志飞 杨皓宇 冯雷 王耀庆 刘孜 宋芳园 马苏
刘兰芳 李琦 李嘉存 刘亚津
张瑜 吴兴国 郭金 陈雅伦 黄达亮 于荣光
孙怡 金瀚 檀健次 罗秋韵 余承恩 张志坚 吕晨悦
谭松韵 白敬亭 范世錡 王媛可 吴倩 萨日娜 张云龙 孙坚 杨潇然 喻恩泰 郝文婷 李雪健 王珞丹 袁文康 窦骁 奚美娟 邓家佳 周放 栾元晖 刘敏涛 王晓晨 田雨 高露 李庚希 田小洁 郝平 秦焰 杨昆 佟大为 陈赫 王紫璇 俞灏明 淳于珊珊 常仕欣 于垚
边天扬 关芯 刘未晞 胡耘阁
王钧浩 陈昕葳 黑子 巨兴茂 张敢敢
李玲玉 穆丽燕 梁天 于莎莎 王成祖 刘梓睿 王伯昭 陈妍希 陈意涵 张天其 罗逸桥 李胤维 木子洋 赵嘉敏 灵超 徐洋 马大明 陶亮 翟子路 寇振海 龙斌 田一名 李杰西 郭秋成 张全蛋 衣云鹤 梁龙
张曼玉 梁家辉 秦汉 刘嘉玲 吴启华 叶童 李子雄 张冲 叶晨 萧湘
侯佩杉 邱赫南
江疏影 钟汉良 炎亚纶 李晟 李铭顺
马少骅 倪土 王斑 张玉洁 唐伟 刘旭 包贝尔 龚洁 张世 刘劲 彭丹 王霙 马岩 杨均柏 盖吉利
演员：张晚意 姜珮瑶 郑云龙 吕晓霖 柳小海 王志飞 杨皓宇 冯雷 王耀庆 刘孜 宋芳园 马苏
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演员：刘兰芳 李琦 李嘉存 刘亚津
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演员：张瑜 吴兴国 郭金 陈雅伦 黄达亮 于荣光
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