John Benjamin Hickey扮演主人公Frank Winter，一個(gè)才華橫溢但是有自毀傾向的物理教授，他奉命主導(dǎo)曼哈頓計(jì)劃的研發(fā)。這項(xiàng)絕密任務(wù)不僅將危及他的家庭，還將傷及他的心智。Ashley Zukerman扮演Charlie Abrams，一個(gè)聰明絕頂?shù)哪贻p人，自認(rèn)為是一個(gè)「整天和數(shù)字打交道的人」。他的智商高達(dá)180，而且很有幽默感。Daniel Stern扮演心理顧問(wèn)Glen Babbit，負(fù)責(zé)為參與曼哈頓計(jì)劃的年輕物理學(xué)家們提供心理輔導(dǎo)。他利用自己的智慧和機(jī)智小心穿梭于洛斯阿拉莫斯的政治雷區(qū)。Rachel Brosnahan扮演來(lái)自波士頓的女孩Abby Abrams，她一時(shí)沖動(dòng)同意和丈夫Charlie Abrams來(lái)到一個(gè)幾乎「前不著村后不著店」的地方，但很快意識(shí)到這里的生活非常艱難。Harry Lloyd扮演野心勃勃的牛津大學(xué)畢業(yè)生、物理學(xué)家Paul Crosley。當(dāng)他意識(shí)到自己將建造世界上第一顆原子彈時(shí)，他對(duì)工作的忠誠(chéng)開(kāi)始動(dòng)搖。Katja Herbers扮演Frank Winter教授實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的成員Helen Price，是極少數(shù)參與曼哈頓計(jì)劃的女性科學(xué)家之一。Christopher Denham扮演物理天才Jim Meeks，應(yīng)邀加入研制原子彈的絕密項(xiàng)目，是Frank Winter教授實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的成員之一。Olivia Williams扮演天才植物學(xué)家Liza Winter，有一段非常復(fù)雜的歷史。她陪伴丈夫Frank Winter（John Benjamin Hickey）來(lái)到洛斯阿拉莫斯生活，但她很快發(fā)覺(jué)這座城市周圍的環(huán)境出現(xiàn)了異常變化。Alexia Fast扮演Frank和Liza的女兒Callie，雖然只有16歲但非常世故，說(shuō)話尖酸刻薄。Frank因?yàn)楣ぷ鞯木壒嗜靸深^不在家，而且每次都是「神秘消失」，Callie對(duì)此充滿抱怨。David Harbour扮演多集角色Reed Akley，是洛斯阿拉莫斯最有名的「金童」，領(lǐng)導(dǎo)著超過(guò)600名科學(xué)家組成的龐大團(tuán)隊(duì)。Michael Chernus扮演Frank團(tuán)隊(duì)中的科學(xué)家Louis “Fritz” Fedowitz。Carole Weyers扮演在洛斯阿拉莫斯工作的電話接線員Elodie，是個(gè)法國(guó)人。Daniel London扮演曼哈頓計(jì)劃的主導(dǎo)者、著名理論物理學(xué)家?jiàn)W本海默（Oppenheimer），他當(dāng)時(shí)是洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室主任。