剧中核心人物钱学森的原型正是“中国航天之父”钱学森本人。他放弃美国优渥条件毅然回国，主导了中国导弹、原子弹的研制规划，剧中他面对技术封锁时的坚韧与智慧，全复刻了真实历史中他带领团队突破重重难关的历程。
邓稼先的原型为“两弹元勋”邓稼先。剧中他隐姓埋名数十年，在罗布泊戈壁滩带领团队成原子弹、氢弹理论设计与试验，直至因核辐射患上癌症仍坚守岗位，这一情节与他真实的人生轨迹高度重合，展现了“干惊天动地事，做隐姓埋名人”的崇高精神。 毛泽东和周恩来的角色则直接以党和国家领导人的真实身份呈现。剧中毛泽东在关键时刻作出“我们也要搞人造卫星”的战略决策，周恩来亲自统筹协调科研资源，这些场景均取材于历史上党和国家领导人对“两弹一星”工程的直接领导。此外，剧中钱三强原型为核物理学家钱三强、赵九章原型为气象学家赵九章等角色，分别对应了现实中在核物理研究、卫星研制领域作出突出贡献的科学家群体。他们在剧中的科研攻关情节，如决铀浓缩技术难题、设计卫星总体方案等，均基于真实历史事件改编。
剧中虚构的科研人员群像，如年轻技术员、工程兵等角色，虽未对应具体历史人物，但他们的奋斗故事浓缩了数名英雄的集体记忆，再现了当年全国上下协同攻坚的壮阔图景。
通过还原这些原型人物的真实故事，《国家命运》不仅展现了中国科技工作者的智慧与奉献，更折射出一个民族在困境中崛起的决心与力量。