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在“一大会址”的外立面的搭建拼砖工程中，上影与华建的联合团队从长三角各地招募了近300人的工匠团队，才最终完成导演组对置景的细致要求。演员进组前，片方都发放了“大礼包”，内含相关人物的传记、纪录片等。随着学习资料、剧本围读、正式拍摄的推进，百年前那群青年的家国担当、理想信念，也润物无声地影响着演员。黄轩为了片中的角色剃了寸头，他和韩东君进组前都因为参加综艺晒黑了，为了还原文人气质，努力美白；袁文康、刘昊然、王仁君、胡先煦纷纷为了更接近角色而减肥塑形。宋轶、赵露思等演员为了符合角色原型，提前上了语言课；倪妮为该片剪掉留了9年的长发；周也出演牺牲那场戏时为了达到逼真效果，连续扑倒在地拍摄多条，好几套戏服都被炸穿了。该片导演选择了陈坤和李晨来分别演绎陈独秀和李大钊，这也是三人继2017年《建党伟业》后再次联手。巧合的是，两位演员的出生地和姓氏也恰恰对应了“南陈”与“北李”。为了逼真演绎陈独秀入狱的第一场戏，陈坤在进组前特意自留了一周多的胡须。有一场戏是陈坤饰演的陈独秀与李晨饰演的李大钊在狱中探讨中国未来的前途，在演绎过程中，陈坤在导演没有提示的情况下眼泛泪光，监视器后的黄导大赞这段表演超出了自己的预期。李晨在拍摄李大钊就义的一场戏前，为了在身心两个层面都更贴近人物赴死前的状态，李晨一夜未眠，第二天眼圈黑紫、面部浮肿，呈现出了化妆所无法达到的状态。开拍前为了更贴近毛泽东年轻时的形象，王仁君特地减重，最终达到了五官和形体上与青年毛泽东的贴近，经常引得全组人感慨“太像了”。而口音方面，除了做到张口就是正宗的湖南乡音外，王仁君为了片中仅有一句的俄语台词，特意去学习、苦练带有韶山口音的俄语。张颂文在拍摄和代表们在博文女校深夜畅谈的一场戏时，尽显台词功底，一长段台词情感到位地表演下来，同场的其他演员和工作人员非常感动。刘昊然为了表演出“小马克思“的理论水平和英语能力，下了许多功夫，熟读了许多当时的理论文章，也把英语台词反复练习了多遍，在拍摄刘仁静与其他一大代表激烈争论的重场戏时，大段的台词，需要滔滔不绝，情绪激昂，他没有一条卡壳；胡先煦在研究人物资料过程中，注意到了包惠僧记者出身养成的习惯，会随身会带着本和笔，坚持每天穿西装的一定要是干净的。王俊凯在演绎牺牲的戏时，提前几天便开始减少饮食和睡眠，在开拍当天把自己独自关在小屋里，为了更贴近人物在狱中受刑多时的状态。王俊凯性格活泼开朗，经常在片场为大家活跃气氛。在拍摄一些动作戏时，主动兼职“动作指导”，教授刘家祎“爬墙技巧”；刘家祎在和导演商议后，为王尽美的角色设计了一些符合年龄特征的俏皮动作，比如挠头、用扇子戳脸等。袁文康根据身患肺痨的李汉俊的照片和史料，设计了会客前吃甘草片、日常弓背但遇人会挺拔等细节，努力揣摩夹杂文言文和白话的台词韵律；韩东君为了符合张国焘角色特地去学习了英国口音，其英语口语还受到了对戏的好莱坞演员的称赞。由于刘少奇的台词中包含了大段俄语，张若昀经常趁拍摄间隙独自发音发音。当正式拍摄时，台词流利发音标准，语言天赋和努力程度令俄语老师感到惊叹。在拍摄一场巡捕闯入外国语学社的戏时，欧豪、张若昀、张宥浩、赵弈钦等不仅需要快速跑上陡峭的台阶，还要在楼顶翻越一个个围栏。张若昀甚至需要从水管滑下。为了呈现出最佳状态，他们一遍遍练习。到拍摄结束时，几位演员几乎成了“跑酷达人”。