《奥本海默》作为新现实主义的杰作，将一代原子弹之父——奥本海默的一生以记录片式视觉风格记录下来，强调奥本海默与原子弹、内疚与战争、无罪与指控的关系。

继《星际穿越》的实景玉米田地之后，诺兰在《奥本海默》中亲自到洛斯阿拉莫斯寻找合适拍摄地，鉴于如今小镇已变得现代化，诺兰在45min的车程后，找到一处名为“幽灵牧场”(Ghost Ranch)的地方，还原了1942年的洛斯阿拉莫斯小镇，其强迫透视的手法使正面看起来形状怪异的屋子以特定角度呈现正常效果，类似的处理在《敦刻尔克》中也有所应用。而本片使用IMAX拍摄机并采用70mm黑白胶片，使片中大量的特写镜头得到最真实的体现，更接近肉眼的观感。

与昆汀·塔伦蒂诺的《八恶人》类似，电影采用非线性叙述手法。《奥本海默》以特写镜头展开，此时为年轻求学的奥本海默，接下来以大量蒙太奇手法展现原子弹爆炸的场景。随着音乐鼓点的加强，一段话从灰烬中闪现——“普罗米修斯从众神那里盗取火种并送给人类，为此，他被锁在岩石上，遭受永世的折磨。”本片改编自《美国的普罗米修斯，罗伯特·奥本海默的胜利与悲剧》，这段话便出自于此，接下来再以蒙太奇手法将时间线跳到被审判中的奥本海默。此处以普罗米修斯喻奥本海默。作为原子弹之父，奥本海默将“火”带给人类，也带来了战争，在听证会上被审问是否为苏联间谍，受到了“惩罚”。奥本海默为阻止二战期间德国率先研发原子弹倾力付出，现在却被泼了冷水。可他不愿离开美国，他说:“该死的是我偏偏爱着这个国家。”

电影中另一大特点是采用黑白和彩色分别展现客观视角与奥本海默的主观视角。影片中有两处分别以黑白与彩色重复叙述了两遍。一是奥本海默与爱因斯坦湖边的对话，另一处为讨论氢弹AEC圆桌会议。战争结束之后，有多人反对原子弹的继续投放。爱丽丝·金博尔·史密斯曾言：“厌恶在增长，伴随着一种恶心的情绪——那些相信战争顺利结束是依赖原子弹的人，也开始认为，他们创造了一种杀人的恶魔。”影片加大刻画奥本海默的内疚。1950年受麦卡锡主义的影响，奥本海默因早年参与左翼活动，身边人全为美共党员而被指控，并遭遇了不公正的审问。电影中采用画面过度曝光与失声处理，加大审问的压抑感，摄影机拍摄审问过程中方位的不断转化，使奥本海默的辩论鲜明突出，进而使观众产生心理认同。

影片中音乐也起着至关重要作用。影片主要采用小提琴为主旋律。诺兰认为小提琴的音色有一种张力，这种张力非常贴近奥本海默那高度紧张的思想与情感。原声中少见鼓声使用，而采用观众跺脚声，钟表走动声和打铁声来替状鼓声。在三位一体的核实验中，小提琴向上向下的滑音使听者产生紧张感。按下按钮的那一刻，长焦镜头捕捉细节，特写刻画人物形象，声效使人焦躁不安。原子弹爆炸后，一切仿佛静止了，慢镜头的运用刻画科学家面对原子弹爆炸的反映。此时完全寂静，给人真空的感觉，使观众更多地关注原子弹爆炸的场景，也使观众进而增加紧张感，等待爆炸声的到来。

“而今我成了死神，世界的毁灭者”，这是宗教哲学诗《薄伽梵歌》的诗句，也是奥本海默的心灵写照。履行职责意味着双手将沾满鲜血，影片中核试爆成功时，这是奥本海默脑中回想。现实中，这是晚年奥本海默在电视节目中对人们的倾吐。他的一生就如同链式反应一般充满复杂与不确定性，如同黑洞一般未知神秘。他的一生背负了太多，他在美国创建了量子力学的课程，他预测了黑洞，他研究恒星坍缩，他创造了原子弹，这是奥本海默的胜利。人们唾弃他，认为他带来了战争，带来了死亡，带来了亲情的分离与割合。尽管他在后半生竭力用自己的影响力干涉政治，以免原子弹的滥用。然而一切都是徒劳，这是奥本海默的悲剧。杜鲁门等人借科学家之手获得了原子弹，而当科学家不符合他们的利益时便舍弃“棋子”。

影片最后爱因斯坦对他说：“当他们拍着你的肩膀原谅你时，他们不是为了你，而是为了他们。”将影片推至尾声。

诺兰用胶片成像颗粒感的画面，将奥本海默的一生搬上荧幕，用小提琴带来极佳的感官体验，使全片笼罩着一种独特的情感体验，兼富艺术性与观赏性，堪为一部佳作。