电影中,基里安·墨菲饰演“原子弹之父”罗伯特·奥本海默,艾米莉·布朗特饰演奥本海默的妻子凯瑟琳·普宁,马特·达蒙饰演“曼哈顿计划”主持者莱斯利·理查德·格罗夫斯,小罗伯特·唐尼饰演原子能委员会成员路易斯·斯特劳斯,弗洛伦丝·皮尤饰演奥本海默的情人让·塔特洛克。此外,影片的诸多演员也谈及了片中特技场面的拍摄。很多演员表示,剧组非常有目的性,也会“不达目的不罢休”。整个剧组就是为了特技场面而存在的,“他们不会喊停,直到他们得到了合适的镜头”。对于影迷来说,《碟中谍7》将会是再一次在银幕上观看男主角汤姆·克鲁斯搏命演出的大好机会。自从业以来,阿汤哥就一直坚持实拍与自己做特技。可以说,他是整个好莱坞最著名的“拼命三郎”。