由于该剧年代跨度大，贯穿全程的主演很多，每个演员的戏份都很重，因此在选择演员的问题上耗时良久。投资方表示，演员就是要选用最适合的人。将全国的热门的实力演员筛选数遍之后，确定男主角“耿震山”由曾经主演《刑警队长》、《导弹旅长》、《父亲》、《新四军》、《大哥》、《水落石出》冯国庆饰演，“耿西北”由《激情燃烧的岁月Ⅱ》刘跃军饰演、“姬书光”由《千秋家国梦》、《警察李久平》、《关中刀客》的涂凌饰演。“何文秀”由《天不藏奸》、《日落紫禁城》等剧的郭晓晓饰演。虽然都不是大腕，但他们都是常年在荧屏上历练的30岁左右的实力派演员。其它几名主演也基本是年轻的新面孔。安战军表示选择演员的标准是，基本功好，有爆发力，控制能力强，表演时有一股劲。他说“我喜欢有才华、有个性的演员，老实勤奋型的我也喜欢，但是有才华，不勤奋的就不成。一句话，做演员，最重要的还是做人。有些年轻演员，虽然调皮，但演戏有灵气。工作是工作，玩是玩。我有时逗他们玩，有时候骂他，逗得他们气得鼓鼓的，把他的情绪都骂出来，我就高兴了。跟我合作过的演员都知道我，我就是喜欢反常。”
　　在剧中出演何秀文的郭晓晓说：“剧组是由一群玩命的人组成的。”剧中许多场景需 要到青海的格尔木拍摄，其中有不少淋雨、落水的场面，有些演员看完剧本掉头就走，而冯国庆、郭晓晓这些铁了心跟定导演的演员们，在拍摄中拿出了玩命的状态。面对刺骨的河水，郭晓晓咬着牙一遍遍往里跳。“本来事先做好了充足准备，我们还专门向打鱼人定做了橡胶衣，可是拿到手才发现衣口太小，人钻不进去，只好拿剪刀剪。结果衣服穿在身上冰水不断往里灌，钻心的冷。”后来，有人想出办法拿保鲜膜缠住腰，即使这样，郭晓晓一次次地在水里挣扎后还是昏了过去。
　　《激情Ⅲ----国脉》的拍摄路线从北京延庆一路转战到河北怀来最后抵达青藏高原，拍摄过程可谓艰苦卓绝。因此开机前半个月，演员们就开始了“封闭式”集训，每天排戏，仿佛又回到了校园时代，大家创作状态非常好，而且越挖掘越觉得剧中人物有深度。剧组在北京拍摄一个月后，转战到青海又拍摄了两个月。在青海的拍摄条件相当艰苦，演员还要克服高原反应。为了演好这部戏，所有的演员每天都自发爬山，为的是锻炼好身体，以便完成电视剧艰苦拍摄。主演冯国庆告诉记者，他演了这么多年的戏，也碰到过好剧本，但像这部剧把人物命运写得如此深刻的还是头一回。安战军是非常优秀的专业导演，他在拍戏现场对演员要求很高。戏拍了一个多月了，90%的戏是一口气拍完，这对演员的表演是个考验，表演稍差的演员压力都很大。每拍完一个长镜头，现场的工作人员都会高兴得鼓掌庆祝。”
　　另一方面《激情Ⅲ----国脉》是一部“内容大片”，跨越了五十年的时间，营造这种逝去岁月的氛围是很困难的，不仅有室内的情感戏，还有铁路建设中钻山洞、塌方等宏大的场面戏。炮火硝烟、铁路修建、暴雨、马群、人海……这一系列大场面随处可见，也使制作难度增加了一倍。在延庆拍摄现场，剧组特地制作了逼真的战争的场景，深一米长数十米的壕沟，上千斤炸药，职业演员与上千名群众演员完成引爆炸药炸毁铁路与国民党作战的场面，为营造逼真的场面，所有的准备与防范措施都必须安排妥当，对剧组和制片方来说无疑是非常巨大的考验。像这样的大场面有许多，剧中展示了宝兰线、兰新线、兰青线、青藏线几条铁路的建设过程，场面戏少不了。剧组还特意从一家钢铁厂借调来一个50年代初的火车头，上千名群众演员，每拍一个镜头火车都要开动一次，由于火车头太沉旧，每开动一次都要维修，维修一次就是数千元。如果拍成一部电影，起码要三千万以上的投资，电视剧虽然没有这样的投资，但制作投资也很可观。