《我和我的祖国》演员表如下：
1、沃德乐（刘昊然饰演）
陈凯歌执导《白昼流星》单元主演，流浪兄弟之哥哥。
2、哈扎布（陈飞宇饰演）
陈凯歌执导《白昼流星》单元主演，流浪兄弟之弟弟。
3、老李（田壮壮饰演）
陈凯歌执导《白昼流星》单元，村官，退休扶贫办主任。
4、李婶（江珊饰演）
陈凯歌执导《白昼流星》单元，老李妻子。
5、主持人（徐峥饰演）
徐峥执导《夺冠》单元，主持人。
6、陈冬冬（吴京饰演）
徐峥执导《夺冠》单元，成年冬冬，奥运兵乓球金牌教练。
7、赵启美（马伊琍饰演）
徐峥执导《夺冠》单元，成年小美，海归物理学家。
8、小美妈妈（刘涛饰演）
小美妈妈。
9、高远（张译饰演）
张一白执导《相遇》单元，高远。
10、朱涛（杜江饰演）
薛晓路执导《回归》单元，升旗手，朱涛。
11、宋月强（朱一龙饰演）
薛晓路执导《回归》单元，护旗手，宋月强。
12、安文彬（王洛勇饰演）
薛晓路执导《回归》单元，外交部礼宾司副司长、交接仪式总指挥。
13、莲姐（惠英红饰演）
薛晓路执导《回归》单元，女港警。
14、华哥（任达华饰演）
薛晓路执导《回归》单元，钟表师傅，莲姐丈夫。
15、吕潇然（宋佳饰演）
文牧野执导《护航》单元，中国空军女飞行员。
16、林治远（黄渤饰演）
管虎执导《前夜》单元，林治远。
17、军人（王千源饰演）
徐峥执导《夺冠》单元，军人。
18、梁昌寿（欧豪饰演）
管虎执导《前夜》单元，梁昌寿。
19、林治远妻子（梁静饰演）
管虎执导《前夜》单元，林治远妻子
20、小美（樊雨洁饰演）
徐峥执导《夺冠》单元，小美。
21、方敏（任素汐饰演）
张一白执导《相遇》单元，方敏。
22、小护士（周冬雨饰演）
张一白执导《相遇》单元，小护士。
23、冬冬（韩昊霖饰演）
徐峥执导《夺冠》单元，冬冬。
24、一丹（佟丽娅饰演）
文牧野执导《护航》单元，飞行员。
25、少年吕潇然（张子枫饰演）
文牧野执导《护航》单元，少年吕潇然。
26、吕潇然男友（雷佳音饰演）
文牧野执导《护航》单元，吕潇然男友。
27、带头男兵（韩东君饰演）
文牧野执导《护航》单元，带头男兵。
28、张北京（葛优饰演）
宁浩执导《北京你好》单元，出租车司机。
29、张北京前妻（龚蓓苾饰演）
宁浩执导《北京你好》单元，张北京前妻。
30、汶川男孩（王东饰演）
宁浩执导《北京你好》单元，汶川男孩。
31、吕潇然母亲（陶虹饰演）
文牧野执导《护航》单元，吕潇然母亲。
32、中学老师（郭京飞饰演）
文牧野执导《护航》单元，中学老师。
33、指挥（袁文康饰演）
文牧野执导《护航》单元，指挥。
34、吕潇然父亲（王砚辉饰演）
文牧野执导《护航》单元，吕潇然父亲。
《我和我的祖国》部分角色介绍
1、林治远（演员黄渤）
身为负责开国大典升旗仪式中电动升旗杆的设计者，他却无法保证“万无一失”，因为这同样是新中国第一个电动升旗装置，是他自主研发设计、还没有经过足够多的实验检测。他不断的克服重重困难，向来恐高的他最终克服心理障碍，爬上20多米高的广场旗杆，解决了技术问题。
2、老方（演员耿乐）
开国大典升旗仪式的备用升旗手，只有林治远电动升旗失败，他才有可能直接参与启动人工升旗的工作。作为顺利升旗的最后一道坚实保障，他把保障顺利升旗这件事看得比个人的荣誉甚至生死更重要。
3、高远（演员张译）
参与“两弹一星”工程的科研人员，作为无数国防科技战线中的一员，由于原子弹研发工作保密度极高，同事之间也互不知姓名，他三年未与家人联系，后来他因病离岗，却在公交车上偶遇曾经的恋人方敏。
4、方敏（演员任素汐）
高远的恋人，当爱人如人间蒸发般与她分别三年之后又与其相遇，虽然不能相认，但在她发现爱人与这一历史洪流相关时，她也自然卷入其中。1981年，她通过电视找到了爱人为事业牺牲的答案，也摧毁了一直坚持她生活下去的念想。
5、陈冬冬（演员吴京、韩昊霖）
小时候的冬冬家里有一台电视，于是街坊们就让他搬来大家一起看，为了保障其他人观看比赛直播，他忙来忙去一直修电视天线，不但放弃了看比赛的机会，还无奈错过与青梅竹马的小伙伴小美的告别。三十多年后，他成为了乒乓球教练，最终与小美重聚。