導演克里斯多夫諾蘭再度請來奧斯卡獎得主，曾經為【天能】編寫電影配樂的配樂師魯德威格葛倫森（【黑豹】系列電影）為這部電影編寫電影配樂。「魯德威為這部電影編寫的音樂不但能夠反映片中角色深刻的私人情感，也能夠呈現波瀾壯闊的歷史感。」導演諾蘭說：「這部電影的配樂堆疊出來的情感能夠完美地搭配美術指導設計的視覺世界以及攝影指導霍伊特范霍伊特瑪拍攝的畫面，而且能夠帶領觀眾進入片中角色陷入的情感困境、他們之間的互動關係以及他們必須面對的地緣政治。」
導演諾蘭表示他對於這部電影的配樂沒有任何特定的想法，但是他給了配樂師魯德威格葛倫森一個概念作為出發點。「我建議他以小提琴為基礎編寫電影配樂。」導演諾蘭說：「對我來說，小提琴的音色特質非常符合奧本海默這個角色。為小提琴調音其實並不需要絕對精準，完全是因小提琴家的演奏風格和感情而定。有時候演奏出來的旋律非常優美動聽，有時候卻會讓人立刻覺得驚恐萬分。所以我認為小提琴那種充滿張力甚至有點神經質的音色，非常符合羅伯特奧本海默非常極端的超高智識和情感。」
《奧本海默》精彩花絮 : 配樂篇
【奧本海默】是一部用IMAX膠卷攝影機拍攝的史詩鉅片，觀眾將看到一個謎一般的男人是如何陷入一個自相矛盾的困境，他為了拯救這個世界，必須先冒著可能毀滅它的極大風險。本片超豪華的演員陣容包括席尼墨菲飾演羅伯特奧本海默；金球獎得主艾蜜莉布朗飾演他身為生物學家和植物學家妻子琪蒂奧本海默；奧斯卡獎得主麥特戴蒙飾演曼哈頓計畫的負責人萊斯利格羅夫斯；以及小勞勃道尼飾演美國原子能委員會主席路易斯史特勞斯。
奧斯卡獎入圍者佛蘿倫絲普伊飾演精神科醫師瓊塔特洛克；喬許哈奈特飾演美國核子科學家歐內斯特勞倫斯；凱西艾佛列克飾演鮑里斯帕什，他是舊金山要塞反情報部門的負責人；奧斯卡獎得主雷米馬利克飾演大衛希爾，一名助理實驗物理學家；以及奧斯卡獎得主，知名導演和演員肯尼斯布萊納飾演諾貝爾獎得主物理學家尼爾斯波耳。另外參與演出的演員還有班尼沙夫戴（【甘草披薩】）飾演理論物理學家愛德華泰勒；狄倫阿諾（【月光光新慌慌】電影系列）飾演法蘭克奧本海默，羅伯特奧本海默的弟弟；古斯塔夫史柯斯嘉（【AIR】）飾演曼哈頓計劃成員漢斯貝特；大衛克倫荷茲（【西部老巴的故事】）飾演諾貝爾獎得主物理學家伊西多拉比；馬修莫汀（【黑暗騎士：黎明昇起】）飾演萬尼瓦爾布希，美國科學研究與開發辦公室主任；大衛達斯馬齊連（【沙丘】）飾演威廉波登，一名提倡美國核武優勢的狂熱分子；以及奧斯卡獎入圍者湯姆康提（【黑暗騎士：黎明昇起】）飾演阿爾伯特愛因斯坦。
