除主演卡赖伯·兰德里·琼斯之外,该片卡司还包括马里莎·贝伦森、克里斯托弗·邓汉、乔尼卡·T·吉布斯、埃文特·斯特朗、迈克尔·加尔扎、詹姆斯·佩顿、德里克·肖、亚文·坎普、路易·安德鲁斯、约翰·查尔斯·阿奎拉、娜塔莉·丹尼斯·伍德德、格温妮丝·安妮·特朗布尔、本尼特·萨尔茨曼等。此外,日前导演诺兰针对电影中的床戏场面做出解释,他表示之所以会在剧中加入亲密戏,是想以此表明主角超越政治的浪漫,「当你检视奥本海默的生活和他的故事时,会发现他生活的各层面、性取向、对待女性的方式以及其散发出的魅力,都是构成这个人故事的重要元素。」