葛優（飾演盧廣聲）
據導演黃建新透露，葛優的臺詞和場景相當有喜感。主要戲份是擔任解放軍團長的葛優，他的排長下屬向他報告，說前面有家地主的院子很大，又很堅固，大炮都打不過去，結果葛優過去發現：“這不是北京城墻嗎？怪不得那么結實。”
張涵予（飾演神秘人物）
扮演一名毛主席身邊的神秘人物，雖然沒有什么官銜，身份卻非常特殊。除了與毛澤東的扮演者唐國強以及廚師范偉演對手戲外，還有一場內心戲。
孫紅雷 （飾演胡立偉）
胡立偉在戲中是《中央日報》記者，只有兩句臺詞，但他采訪的是“毛澤東”和“蔣介石”，片中“毛澤東”和“蔣介石”分別從兩側走下樓梯，在樓梯的交匯處握手留影。此時，孫紅雷第一個提問：“我是《中央日報》的記者，我注意到蔣主席和毛先生今天都穿了中山裝，請問在這樣一個特別的日子里穿一樣的著裝是否有什么特別的意義？”第二個問題是追問兩黨在政治和軍事上是否有共同點。
章子怡 （飾演文化界代表）
她扮演參與國旗設計方案討論的文化界代表。她梳起頭發，穿上卡其色上衣，胸口別著紅色的代表條，十足上世紀50年代的婦女代表，戲中她認為五顆紅星的設計很好，非常令人激動。
許晴 （飾演宋慶齡）
說到自己演的宋慶齡，許晴曾表示：“導演找到我，希望我演宋慶齡，說我特別合適。其實在中國，要找誰特別像宋慶齡是很難的，再說我也不是那種特型演員，我也不會迅速吃成宋慶齡那么胖，還要扮成比我大很多的宋慶齡。他們看中的可能是我的‘神似’吧，導演希望一個有‘氣場’的人來演宋慶齡，于是找到了我。”
劉燁 （飾演紅軍老兵）
該紅軍老兵因為喝醉而被取消參加閱兵，他不服氣要找毛主席評理，最后沖到閱兵現場向毛主席作報告。為了演好醉酒老兵，劉燁在戲前還特意喝了兩瓶啤酒，“醉酒大鬧”演得活靈活現，還受到陳凱歌導演的稱贊。
馮遠征 （飾演傅涇波）
扮演司徒雷登私人秘書傅涇波，有三場戲，劇中大部分臺詞是用英文完成的。黃建新稱贊馮遠征可以拍全英文戲了。
黃圣依 （飾演播音員）
扮演一名延安戰地播音員，穿著軍裝梳著兩條長辮子，年輕而靚麗，在片中她要表現出熱情的革命精神、高度的政治覺悟，把當時共產黨的施政綱領、部隊紀律和百姓心聲傳達給解放戰區。
甄子丹 （飾演音樂家田漢）
甄子丹透露，戲中自己的對白雖然不足10句，但是也不輕松，“這可能會是我所經歷的劇情中最嚴肅的一幕了。”他的主要戲份是有關國旗的評定，他將第一輪淘汰的五星紅旗選稿提選出來，堅持五星紅旗是比較適合作為國旗。
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