黃大年

深水油氣探測專家。他以排名第一的成績獲得英國利茲大學地球物理學博士學位，在劍橋某公司任高級研究員12年。雖然身在海外，但他時刻心繫祖國。2009年，他回國在吉林大學任教，嘔心瀝血與時間賽跑，一心牽掛科學報國，帶領團隊為中國“巡天探地潛海”填補多項技術空白，為深地資源探測和國防安全建設作出了突出貢獻。

醫生，黃大年的妻子，賢惠知性，淡泊名利。她深愛着丈夫，從不理解他的選擇，到默默無私地支持和陪伴，把所有事情都處理得很好。她理解他的志向，尊重他的夢想，遵從丈夫的意願，回國前毅然賣掉在英國的中醫診所，不給自己留退路。為了幫助丈夫挽留住年輕的科技人才，她留在小山村照顧林江的母親，無怨無悔，甘於奉獻。

黃大年的學生。他追隨老師科研攻堅，在老師心中，年輕的技術人才比造價高昂的飛機更為珍貴。但是，遠在家鄉的母親患病，令他深陷自責和迷惘，以致於生出退學的念頭。為排解其後顧之憂，師母留在山村照顧他的母親助他專心學業，讓他倍受感動。這對師徒的情感昇華、智慧傳遞，承載了幾代中國科學家的夢想薪火繼續傳承。

黃大年的同窗好友。她遠赴英國給黃大年送去一幅油畫，畫中是祖國金色的秋天，意味着葉落歸根，希望黃大年能夠回國應聘。正是這副秋日黃葉的油畫作品，強烈地喚醒了黃大年還鄉報國的情懷。看到黃大年歸國後廢寢忘食、惜時不惜命的工作狀態，她一次次勸説他慢慢來，卻遭到他的反對。

黃大年的同窗好友。作為多年來漂泊海外的華人，對於黃大年回國的決定，他和國外大學中的外國科研夥伴有着同樣的顧慮，反覆勸説黃大年三思而後行，更提醒他恐怕會無法適應回國後的環境。然而，當他再次見到黃大年時，坦言自己對黃大年的選擇和付出，更多的是一份羨慕的心情。

黃大年的女兒。她本來和父母一起在英國過着優越舒適的生活，父母回國後，她獨自在海外繼續深造。在更大的夢想面前，她沒有任何怨言，而是宣稱自己成為了父親的粉絲之一，勵志如父親一樣成為一顆回饋祖國的種子。