克里斯托弗·诺兰又一次邀请到了奥斯卡奖得主、著名作曲家、著名作曲人、《信条》《黑豹》的作曲家鲁德威格葛伦森为其作曲。“鲁德威的配乐，不仅能表达出人物内心深处的情绪，还能展现出一种宏大的历史气息。”诺兰表示：“影片中的音乐所营造出的情绪与艺术总监所营造的视觉世界和霍伊特范霍伊特玛所营造的场景非常吻合，它还能将观众带入人物的情感困境，他们之间的相互影响，他们所要面临的地缘政治。”

诺兰说，他对影片中的音乐并没有特别的想法，但他向音乐制作人鲁德威格葛伦森提出了一个构想，以此为起点。“我给他的建议是，创作出一首关于小提琴的歌曲。”诺兰，这位导演说：“在我看来，提琴的声音特点与奥本海默的性格很相配。”调整小提琴的音色，并不是说要精确到每一个音色，而是要看演奏者的心情和弹奏的风格。时而弹奏出美妙的曲调，时而又让人毛骨悚然。所以，我觉得小提琴的声音很有感染力，很适合罗伯特奥本海默，他的智慧和情绪都很高。”

《奥本海默》是一部由 IMAX电影摄制而成的史诗级电影，在影片中，我们将会看到一位神秘的男子，被困在一个充满悖论的境地中，而他却不得不冒险去挽救这个世界。该片由基里安·墨菲扮演罗伯特奥本海默的超级豪华阵容组成；金球奖获得者艾米莉·布朗特在剧中扮演琪蒂奥本海默，她是一位生物学家，也是一位植物学家；奥斯卡奖获得者马特·达蒙扮演莱斯利格罗夫斯，他是曼哈顿项目主管；小罗伯特·唐尼将在影片中扮演路易斯·史特劳斯，他是美国核工业理事会的主席。弗洛伦丝·皮尤（Florence Pew)，奥斯卡奖入围演员，扮演精神病医生琼塔特洛克；乔许哈奈特扮演欧内斯特·劳伦斯，美国的核子专家；卡西·阿弗莱克扮演旧金山堡垒中的反间谍头子鲍里斯帕什；奥斯卡奖得主拉米·马雷克扮演实验物理学家助手戴维希尔；还有著名的奥斯卡奖获得者、著名的导演兼演员肯尼思·布拉纳，他在剧中扮演诺贝尔奖获得者、物理学家尼尔斯波耳。在《甘草披萨》中扮演理论物理学家爱德华泰勒的班尼沙夫戴；迪伦阿诺在《月光光新慌慌》中扮演罗伯特·奥本海默的哥哥法兰克奥本海默；在《AIR》中，古斯塔夫·史柯斯嘉扮演了曼哈顿计划中的汉斯贝特；在《西部老巴的故事》中，戴维.克伦荷兹扮演了一位诺贝尔奖获得者，名叫伊西多拉比的物理学家；在《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》中，马修莫汀扮演美国科研和发展局局长万尼瓦尔布希；在电影《沙丘》中，大卫·扮演威廉波登，他是一个鼓吹美国拥有核武器的狂热者；《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》中，获得奥斯卡奖的候选人汤姆康提扮演了阿尔伯特.爱因斯坦。