余秋里 (侯勇 饰)
出任石油部部长，建基层党支部，主持松辽石油大会战。带领以铁人王进喜为代表的数万会战大军克服了无路、无粮，以及天灾人祸等重重困难，统一职工思想，在松辽展开了艰苦卓绝、历时三年的石油大会战，一举扭转我国石油工业的被动局面。
余秋里的饰演者侯勇介绍：
侯勇，1967年2月23日出生于江苏省连云港市，毕业于江苏省戏剧学校，国家一级演员、军人。2002年因主演电影《冲出亚马逊》而成名，凭借影片获得第8届中国电影华表奖优秀男演员奖，第9届中国电影表演艺术学会金凤凰奖表演学会奖。因在电视剧《大染坊》中的精彩演出，获得2004年第22届中国电视金鹰奖最佳表演艺术奖男演员奖、最受观众喜爱的电视剧男演员奖，第24届中国电视剧飞天奖优秀男演员奖三项大奖。2007年在电影《八月一日》中饰演开国元勋贺龙，凭借影片获得第15届北京大学生电影节最受大学生喜爱的男演员奖以及第1届北京影视春燕奖电影最佳男配角奖。2011年和演员潘雨辰结婚。
康世恩 (郑晓宁 饰)
石油部副部长，有着非常丰富学识却藏而不露的领导者，他既要和上级领导配合完成任务，又要细心呵护下面的石油工人。参与领导和组织指挥了克拉玛依、大庆等十大石油会战和其他油气田的勘探开发，对新中国产业建设做出了重大贡献。
康世恩的饰演者郑晓宁介绍：
郑晓宁，1961年11月6日出生于内蒙古赤峰市，中国影视男演员，1976年考入内蒙古话剧团学员班，1988年调入广西话剧团。1980年，出演首部电视剧作品《乔厂长上任记》。1989年，拍摄对越自卫反击战电影《蛇谷奇兵》，这是他首部电影。2002年，主演公安推理悬念剧《终极悬案》。2004年，主演“激情三部曲”的完结篇《母亲》。2006年，出演建党85周年重点献礼影片《大道如天》。2008年，主演新疆题材电视剧《新疆古丽》。2009年，凭借首部灾难题材电影《人命如天》获得第七届广州大学生电影节最佳男主角奖。2010年主演电视剧《奠基者》。2011年，出演女性自强自立的温情剧《身边的幸福》。2012年，主演另类抗战剧《小鬼子走着瞧》。2014年7月，拍摄了年代传奇大戏《大世界》。
刘素阁 (闫妮 饰)
余秋里的夫人，中央干部，是个能审时度势的女人。既懂政治，却又不干预太多。是余秋里的贤内助，无论是在生活上还是工作上都给予大力支持。
刘素阁的饰演者闫妮介绍：
闫妮，1971年3月10日出生于陕西西安，中国影视演员，中国人民解放军空军政治部电视艺术中心演员。2005年因主演《武林外传》中的“佟湘玉”让她一炮走红，被人们所熟知。2008年主演电视剧《北风那个吹》、《三七撞上二十一》，2009年获第27届中国电视剧飞天奖，2010年获第25届中国电视金鹰奖。2009年6月，主演《三枪拍案惊奇》。2010年主演电影版《武林外传》。2011年主演电影《大魔术师》和《画壁》，其中《画壁》成为2011年国庆档票房冠军。
张小晶 (殷桃 饰)
一位自愿加入石油勘探队的女大学生，她和队友们风餐露宿，整天灰头土脸，却依然热情饱满。与另一名女勘探队员陈亚新为保护油砂样本牺牲。
张小晶的饰演者殷桃介绍：
殷桃，1979年12月6日出生于中国重庆市，中国内地女演员，2003年毕业于解放军艺术学院戏剧系，是中国人民解放军空军政治部电视艺术中心演员。2002年因主演《我在天堂等你》获得第五届中国话剧金狮奖表演奖、第八届中国戏剧节曹禺戏剧奖优秀表演奖、第十五届上海白玉兰奖优秀女主角奖。2003年出演电视剧《历史的天空》。2004年因饰演《搭错车》中阿美一角，入围金鹰奖优秀女演员。2006年主演《幸福像花儿一样》赢得关注。2009年主演尤小刚导演作品《杨贵妃秘史》。2011年在《武则天秘史》中饰演青年武则天。2013年12月26日第29届“飞天奖”颁奖盛典中殷桃因电视剧《温州一家人》、《延安爱情》获第29届“飞天奖”优秀女演员大奖。2014年，主演中国版话剧《罗密欧与朱丽叶》。2015年4月16日，主演的都市生活喜剧《我为儿孙当北漂》登陆江苏卫视黄金档剧场播出。
杨军旗 (王新军 饰)
勘探局局长，硬朗、坚毅。带领勘探队伍挺进北大荒，与王进喜等一大批钻井队一起风餐露宿，共克苦难，为祖国的石油事业贡献了全部的力量。
杨军旗的饰演者王新军介绍：
王新军，1971年出生于甘肃兰州，中国电影演员。毕业于北京电影学院表演系本科，就职于中国国家话剧院。2003年参演《历史的天空》饰演窦玉泉。2005年参演军旅剧《垂直打击》饰演杨亿。2007年参演《永远的田野》饰演乔海山。2008年参演新版《三国》饰演魏延。2009年参演《美丽鲜花在开放》饰演黑皮。2010年参演电影《黄河绝恋》饰演黑子、并凭此片夺得当年第23届大众电影百花奖最佳故事片和第06届中国电影华表奖优秀故事片奖。2011年参演抗日传奇大剧《独立纵队》饰演孟云霄。2013年参演《铁血独立营》饰演江雪原。1月23日，与女演员秦海璐结婚。
王进喜(王超 饰)
新中国第一代钻井工人，率队从玉门到大庆参加石油大会战，组织全队职工用“人拉肩扛”的方法搬运和安装钻机，用“盆端桶提”的办法运水保开钻，不顾腿伤跳进泥浆池，用身体搅拌泥浆压井喷，被誉为“铁人”。
王进喜的饰演者王超介绍：
王超，1963年出生，中央戏剧学院表演系毕业，1987年进入中国人民解放军空军政治部话剧团，国家二级演员，副师级。就职于解放军空政话剧团。1988年拍摄了第一部戏《无雪的冬天》。1997年，参与历史剧《班禅东行》的拍摄。1991年，拍摄首部电影《飞越绝境》。1993年，主演的抗日题材电影《犬王》获得中国广播电影电视部优秀影片奖特别鼓励奖。1999年，主演的《壮志凌云》获第十二届全军电视剧“金星奖”长篇一等奖。2001年，主演以真人真事改编的电影《邵荣雁》。2003年，拍摄由小说改编而成的军旅剧《长空铸剑》。2005年，搭档刘思言参演军旅剧《垂直打击》。2007年，拍摄军旅题材情景喜剧《炊事班的故事3》。2009年，参与生活为题材的作品《奠基者》。2011年，拍摄纪实性电视连续剧《国家命运》。2014年，主演抗日战争剧《二炮手》。
安江 (杨树泉 饰)
安江的饰演者杨树泉介绍：
杨树泉，1960年出生，因在《篱笆·女人和狗》中扮演的“银锁”形象被人们熟知。在1994年话剧《甘巴拉》中获得“梅花奖”。现任空军政治部话剧团演员队队长。
奠基者演员表(其他演员)
刘一民 (由立平 饰)
陆惟夫 (洪剑涛 饰)
毛泽东 (何明志 饰)
刘少奇 (郭连文 饰)
周恩来 (郭伟华 饰)
邓小平 (卢奇 饰)
陈云 (谢钢 饰)
李富春 (啜二勇 饰)
彭德怀 (姚居德 饰)
贺龙 (赵雍 饰)
薄一波 (郑玉 饰)
何长工 (白志迪 饰)
李四光 (智一桐 饰)
欧阳钦 (郭旭新 饰)
李聚奎 (徐文彬 饰)
王恩茂 (李春辉 饰)
王鹤寿 (王振华 饰)
陈剑飞 (王宝光 饰)
张书记 (周小斌 饰)
尹清平 (黄爱玲 饰)
沈霖 (王往 饰)
郑保成 (王宇 饰)
王强 (王磊 饰)
卢继学 (王大治 饰)
田小洁 饰) 乔立山
山鹰 饰) 邱可夫
维克多 饰) 阿鲁德热夫
侯一滨 饰) 李力
李欣怜 饰) 白莉
刘思言 饰) 王丽娜
周冬齐 饰) 陆妻
杜建桥 饰) 老孙
李宁 饰) 大周
李希明 饰) 老罗
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