苏联留学归国的新中国科研工作者，为安全把科研数据带回祖国，而用无机颜料把数据写到油画上，在用酒擦拭时，陶志纲误以为在浪费粮食，两人因此产生误会，导致他进入A所（研制原子弹的基地）的政审未通过。在成功通过调查团的观察后，正式加入中国共产党，更加坚定自己为祖国、为科学无私奉献的决心。
李光洁，内地男演员。毕业于中央戏剧学院表演系，他从大二开始，就开始跑剧组，推荐自己，在《走向共和》导演张黎把光绪皇帝这个重要角色给了他，从此走上自己的演员生涯。先后再多部电影和连续剧中担任主角，在《杀虎口》等都受观众好评。扮演《特殊使命》中巩向光角色的演员李光洁在众多候选人中脱颖而出，荣获最佳男演员。2006年和郝蕾结婚。
李光洁主演电视剧:
《九州缥缈录》饰：息衍
《老男孩》饰：小岳
《幸福起航》饰：钱途
杨佳蓉( 高露 饰 )
从青涩小护士成长为知性科学家。为救死扶伤的崇高理想，勇敢前行。为守护同志们的生命，不顾自己会受到的负面影响，毅然指出组织的错误，最终却被带离研究所。
高露，内地女演员。中央戏剧学院00级表演系本科毕业，代表作品有《七剑下天山》、《刁蛮公主》、《五号特工组》、《家的n次方》等。
高露主演电视剧:
《完美关系》饰：舒晴
《都挺好》饰：吴非
《知否知否应是绿肥红瘦》饰：林噙霜
陶志纲( 李健 饰 )
负责安全保卫工作的退伍军人。他耿直严肃，与科学家王怀民建立了互怼的关系。在这位刚刚从抗美援朝战场上归来的英雄营长眼中，科学家的一切行为都值得怀疑，然而，他的工作就是脱下军装去保卫这个他并不了解的群体。
李健，原水木年华成员，当代男歌手。李健1974年出生于哈尔滨，父亲李九良是黑龙江省京剧院武生。李健中学就读于哈尔滨市第三中学。1993年考入清华大学电子工程系，1998年本科毕业。2001年与卢庚戌组成水木年华组合，2002年李健单飞。之后发行过数张个人专辑。2009年签约金牌大风。2010年春节联欢晚会上，王菲翻唱了李健的歌曲《传奇》，使得李健迅速蹿红。
李健主演电视剧:
《老虎队》饰：毛宝
《老虎队》饰：毛宝
《义海》饰：名字
钟心( 徐晓璐 饰 )
一名留美女科学家，钟培林的女儿。她时尚活泼，非常漂亮，又咄咄逼人，一副资产阶级小姐作派，是新思潮的代表。为了在祖国最需要的时候献出自己的力量，在两弹研究过程中更是服从组织安排三改研究方向，只为早日研制出争气弹。
徐晓璐英文名EMY出生于辽宁营口，毕业于沈阳音乐学院民族声乐表演专业。从小就热爱艺术的她8岁开始学习书法、绘画16岁开始走上民族声乐表演的道路，代表作品《冬天的雪》又名《雪下起来》。
徐晓璐主演电视剧:
《女医·明妃传》饰：华香