Oppenheimer (phim)
Sản xuất > Chọn diễn viên

Oppenheimer đánh dấu lần hợp tác thứ sáu giữa Nolan và Murphy, đồng thời cũng là bộ phim đầu tiên của Nolan mà Murphy đảm nhận vai chính. Tháng 9 năm 2020, Nolan đã gọi điện trước cho Cillian Murphy để yêu cầu anh đóng vai Oppenheimer, và Murphy đã nhiệt tình chấp nhận lời đề nghị của ông, đồng thời còn tỏ ra thích thú cũng như hồi hộp trước cơ hội được đóng vai chính trong bộ phim của ông. Sau đó, Nolan đã bay sang Dublin để gặp gỡ với Murphy, người đã đọc cuốn kịch bản tại phòng khách sạn riêng của Nolan. Để chuẩn bị cho vai diễn, Murphy đã làm điều mà anh tóm tắt là "đọc rất nhiều" về cuộc đời của Oppenheimer, và còn được truyền cảm hứng từ diện mạo của David Bowie vào những năm 1970. Murphy thậm chí còn phải giảm khá nhiều cân để phù hợp hơn với vẻ ngoài gầy gò của Oppenheimer ngoài đời thực. Nolan cũng đã sắp xếp một cuộc gọi giữa Murphy và nhà vật lý giành giải Nobel Kip Thorne, người đã từng làm việc với Nolan trong Hố đen tử thần (2014). Khi còn là sinh viên tốt nghiệp, Thorne đã tham dự một số hội thảo của Oppenheimer và giải thích cho Murphy về trải nghiệm của ông đối với tài năng của Oppenheimer trong việc tạo điều kiện cho các cuộc thảo luận nhóm về các khái niệm khoa học khó.
Việc tuyển chọn diễn viên cũng được diễn ra cực kì bảo mật và chặt chẽ đến mức nhiều diễn viên đã không được biết về vai diễn mà họ sẽ nhận cho đến khi đặt bút ký hợp đồng vào vai thành công. Các diễn viên Robert Downey Jr., Matt Damon và Emily Blunt đã phải cắt giảm tiền lương để tham gia bộ phim, theo đó, họ chỉ nhận 4 triệu USD khi vào vai thay vì khoảng 10 – 20 triệu USD như thường lệ. Downey Jr. đã đến nhà Nolan để xem kịch bản được in màu đen trên giấy đỏ, sau này ông cho biết Oppenheimer là "bộ phim hay nhất" mà ông từng tham gia. Trong khi đó, Blunt gặp Nolan ở Los Angeles và nhiệt tình chấp thuận lời mời của ông khi được mời đóng vai Katherine "Kitty" Oppenheimer trong bộ phim; bên cạnh đó cô còn bắt liên lạc với Murphy để biết rõ hơn mọi việc sẽ như thế nào khi làm việc chung với Nolan. Khi được yêu cầu đóng vai Leslie Groves, Damon – người đã từng xuất hiện trong bộ phim Hố đen tử thần của Nolan – đang tạm thời ngừng diễn xuất do kết quả của việc đàm phán với người vợ của mình trong một buổi trị liệu hôn nhân, song anh đã ký hợp đồng tham gia đóng phim Oppenheimer bởi anh có một ngoại lệ rằng nếu Nolan cho anh một vai diễn trong phim.
Nolan quyết định chọn Safdie vào vai Edward Teller sau khi hỏi Paul Thomas Anderson về những trải nghiệm của ông khi chỉ đạo cho Benny Safdie vào vai trong bộ phim Licorize Pizza (2021). Safdie đã có đủ kinh nghiệm để hóa thân vào nhân vật này, do trước đó anh đã từng làm việc với một nhà vật lý hạt nhân ở Đại học Columbia khi còn học trung học. Glen Powell là người đã từng thử vai và bị từ chối cho vai diễn Ernest Lawrence, vai diễn sau này thuộc về Josh Hartnett. Đây cũng là bộ phim đầu tiên của Nolan kể từ Insomnia (2002) mà không có sự xuất hiện của Michael Caine – người đã từng tham gia diễn xuất trong mọi bộ phim của Nolan, bắt đầu từ Huyền thoại Người Dơi (2005). Để khắc họa chân thực hình tượng tổng thống Harry S. Truman, Nolan đã tìm đến người đồng nghiệp của mình là Gary Oldman, người đang trong quá trình nghỉ giải lao khi đang diễn xuất trong phim truyền hình Slow Horses của Apple TV+; hơn nữa, Oldman nói với Nolan rằng ông có nghĩa vụ không được cắt tóc theo hợp đồng đóng phim, chính vì thế ông có thể đóng vai Truman với chiếc mũ và tóc giả hoặc nhờ diễn viên khác đóng vai này, và Nolan đã đồng ý với đề xuất đó.