主演卡司包括:詹森·舒瓦兹曼、“寡姐”斯嘉丽·约翰逊、汤姆·汉克斯、杰弗里·怀特、蒂尔达·斯文顿、“老白”布莱恩·科兰斯顿、爱德华·诺顿、艾德里安·布洛迪、列维·施瑞博尔、霍普·戴维斯、斯蒂夫·朴、鲁伯特·弗兰德、玛雅·霍克、史蒂夫·卡瑞尔、马特·狄龙、周洪、威廉·达福、玛格特·罗比、托尼·雷沃罗利、杰克·莱恩、杰夫·高布伦。该片是“中国少年宇宙”系列首部真人电影,目前已曝光的部分演员阵容包括章宇、窦骁、吕凉、蔡鹭、赵蕴卓、公磊、杨溢、赵魏、高至霆、余皑磊、雷佳音、朱亚文、李光洁、何超莲等,还有更多惊喜演员尚未公开。