Στην ταινία πρωταγωνιστούν ο Κίλιαν Μέρφι στον ρόλο του Ρόμπερτ Οπενχάιμερ και η Έμιλι Μπλαντ στο ρόλο της βιολόγου και βοτανολόγου συζύγου του, Κάθριν «Κίτι» Οπενχάιμερ. Ο βραβευμένος με Όσκαρ®, Ματ Ντέιμον, υποδύεται τον στρατηγό Λέσλι Γκροβς, τον διευθυντή του «Σχεδίου Μανχάταν» και ο Ρόμπερτ Ντάουνι Τζ. υποδύεται τον Λούις Στράους, το ιδρυτικό στέλεχος της Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας των ΗΠΑ. 

Η υποψήφια για Όσκαρ® Φλόρενς Πιου υποδύεται την ψυχίατρο Ζαν Τάτλοκ, ο Μπένι Σάφντι τον θεωρητικό φυσικό Έντουαρντ Τέλερ, ο Μάικλ Ανγκαράνο τον Ρόμπερτ Σέρμπερ και ο Τζος Χάρτνετ τον πρωτοπόρο Αμερικανό πυρηνικό επιστήμονα Έρνεστ Λόρενς. Στο «Οπενχάιμερ» συμπρωταγωνιστεί επίσης ο βραβευμένος με Όσκαρ®, Ράμι Μάλεκ, και ο Κρίστοφερ Νόλαν συναντά ξανά τον 8 φορές υποψήφιο για Όσκαρ® ηθοποιό, συγγραφέα και σκηνοθέτη, Κένεθ Μπράνα.  Το καστ περιλαμβάνει ακόμη τους Ντέιν Ντεχάν, Ντύλαν Άρνολντ, Ντέιβιντ Κράμχολτζ, Άλντεν Έρενραιχ και Μάθιου Μοντίν. 

Η ταινία βασίζεται στο βραβευμένο με Πούλιτζερ βιβλίο «American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer» του Κάι Μπερντ και του αείμνηστου Μάρτιν Τζ. Σρούιν. Παραγωγοί της ταινίας είναι η Έμα Τόμας, ο Τσαρλς Ρόβεν της Atlas Entertainment και ο Κρίστοφερ Νόλαν. 

Η ταινία Oppenheimer συνδυάζει την τεχνική του IMAX® και του φιλμ των 65mm, συμπεριλαμβανομένων, για πρώτη φορά, τμημάτων σε ασπρόμαυρη αναλογική φωτογραφία IMAX®. Οι ταινίες του Νόλαν (Dunkirk, Interstellar, Inception, The Dark Knight κτλ) έχουν αποφέρει περισσότερα από 5 δισεκατομμύρια δολάρια στο παγκόσμιο box office και έχουν βραβευτεί με 11 Όσκαρ® και 36 υποψηφιότητες, συμπεριλαμβανομένων δύο υποψηφιοτήτων για Καλύτερη Ταινία.