电影《流浪地球》由吴京、屈楚萧、李光洁、吴孟达、郭京飞、赵今麦和屈菁菁等人主演。

吴京扮演的刘培强是国际空间站的中国航天员，为了执行任务，在儿子刘启四岁的时候就离开家了，再见面时刘启已经长大了。刘培强也不想缺席儿子成长历程，但为了人类的未来不得不做出选择，明明深爱儿子刘启，却不知该如何表达愧疚和爱意。

吴孟达扮演的韩子昂是刘培强的岳父，刘启的姥爷，以开运输车为生，替刘培强将刘启养大，对孩子很宠爱。由于所处环境恶劣，孩子又特别淘气，韩子昂付出了自己的全部，换取刘启和朵朵平安长大，让他们感受到家的温暖。

李光洁扮演的王磊是地球联合政府的军人，171-11的队长，使命感极强，工作内容是带着救援队维修多能推进发动机，由于过程危险很多人都放弃了，只有王磊宁愿冒着生命危险也要完成任务。

屈楚萧扮演的刘启是刘培强的儿子，从小到大几乎见不到父亲，对于父亲的离开感到不理解和怨恨，认为父亲刘培强不在乎自己。后来带着妹妹朵朵偷开姥爷韩子昂的运输车，遇到全球发动机停摆事件，被王磊以《流浪地球法案》强征入伍，加入171-11救援小分队，经历一系列磨难后，原谅了父亲刘培强的做法。