2099年，地球环境濒临崩溃，社会以“理性至上”为最高准则，爱情与强烈情感被视为危险残留，只能封存在“情感体验馆”中，供人短暂安全地模拟体验。克隆人周天明日复一日巡检体验馆，偶然被一名前来体验“悲伤”的女孩顾远栖深深触动。受到女孩的启发，周天明私自体验并查询关于爱情的档案，看见来自多个年代的真实情感残片。他终于发现，自己和顾远栖正是这场秘密实验中的新一代样本。两人决定踏上前往火星的漫长航程，那里也许仍有规则，但至少这一次，他们要为自己决定如何去爱，如何去活。
吴京 屈楚萧 李光洁 吴孟达 赵今麦 隋凯 屈菁菁 张亦驰 杨皓宇 阿尔卡基·沙罗格拉茨基 李虹辰 杨轶 姜志刚 张欢 雷佳音 宁浩 刘慈欣 郭京飞 王智 张子贤 路阳 张宁 张小北 饶晓志 陶珞依 吴晓亮 龚格尔 郭帆
唐禹哲 袁成杰 廖晓晨 陈真希 杨亚 大庆 刘仲越 吴建飞 郭帅
汤姆·霍兰德 赞达亚 萨迪·辛克 乔·博恩瑟 雅各布·贝塔隆 马克·鲁法洛 弗洛伦丝·皮尤 莉莎·科伦-扎亚斯 特拉梅尔·提尔曼 玛丽莎·托梅 迈克尔·曼多 娜奥米·沃茨 凯斯·大卫 马文·琼斯三世 奥利维亚·布斯-福特 艾曼·埃斯凡迪
汤姆·赫兰德 赞达亚 杰克·吉伦哈尔 寇碧·史莫德斯 塞缪尔·杰克逊 乔恩·费儒 玛丽莎·托梅 雅各布·巴特朗 安格瑞·赖斯 马丁·斯塔尔 瑞米·许 纽曼·阿卡 托尼·雷沃罗利 J·B·斯穆夫 赫米基·马德拉 戴维娜·西塔拉姆 约瑟夫·朗 露丝·霍洛克斯 希滕·珀泰尔 杰罗恩·凡·康宁斯伯格 列尼斯·德洛桑托斯 查利·蕾娅·埃斯奎尔 费斯·洛根 J·K·西蒙斯 小罗伯特·唐尼
安德鲁·加菲尔德 艾玛·斯通 瑞斯·伊凡斯 丹尼斯·利瑞 马丁·辛 莎莉·菲尔德 伊尔凡·可汗 斯坦·李 坎贝尔·斯科特 艾伯丝·戴维兹 克里斯·泽尔卡 麦克斯·查尔斯 C·托马斯·豪威尔 卡丽·科尔曼 迈克尔·巴拉 雷弗·甘特沃特 安迪·佩索亚 汉娜·马克斯 凯尔西·周 凯文·麦克克科尔 芭芭拉·伊芙·哈里斯 丹尼埃尔·布鲁吉奥 基思·坎贝尔 史蒂夫·德卡斯特罗 吉尔·弗林特 马克·多尔蒂 斯凯勒·吉桑多 查理·迪皮尤 维森特·拉雷斯卡 陈清仁 亚历山大·贝特里 蒂娅·德克萨达 杰·卡普托 Jennif
瑞恩·高斯林 桑德拉·惠勒 詹姆斯·奥尔蒂斯 莱昂内尔·博伊斯 梁振邦 米拉娜·薇恩翠 普里亚·坎萨 利兹·金斯曼 马拉基·卡比 梅丽尔·斯特里普 尤妮斯·胡特哈特 雷·波特 达米安·德·弗罗贝维尔 安妮勒·奥拉莱 米娅·索特里乌 巴斯蒂安·安东尼奥·富恩特斯 爱丽丝·布里塔因 玛雅·伊娃·侯赛因 迈克尔·阿金绥尔 特拉维斯·杰 杰弗里·兰布 保罗·兰伯特 奥赖恩·李 亚伦·尼尔 米歇尔·格里尼奇 伯恩哈德·舒茨
王源 文淇
雅各布·艾洛蒂 玛格丽特·库里 乔什·布洛林 盖·皮尔斯 王汉斌 塞巴斯蒂安·罗基森-伍德尔 阿拉拉-斯塔尔·汗
惠天赐 沈德宝莉 钱小豪 元华 柯受良
大卫·阿克德 艾瑞克·鲍扎 史蒂夫·布卢姆 弗卢拉·博格 比尔·伯尔 罗莎里奥·道森 特雷弗·德瓦 吉安卡罗·埃斯波西托 加文·哈蒙 李善亨 卡尔·鲁伯利 马蒂·马图利斯 特穆拉·莫里森 尼克·诺特 蒂莫西·奥利芬特
凯特·玛拉 劳伦斯·菲什伯恩 加布里埃尔·鲁纳 伊万娜·米利切维奇 玛西·格雷 Scarlett Holmes 礼萨·迪亚科 Daniel Quirke Daiana Madeira Christine Abernathy Ezrael MacTire Erin Gill Gareth Battersby 艾登·奥沙利文 Gordon Barry
朱迪·科默 亚伦·泰勒-约翰逊 拉尔夫·费因斯 杰克·奥康奈尔 艾玛·莱尔德 艾琳·凯利曼 艾德文·瑞丁 克里斯托弗·富尔福德 齐·刘易斯-帕里 金·艾伦 戈登·亚历山大 Sandy Batchelor 阿尔菲·威廉姆斯 Maura Bird 内森·霍尔 Geoffrey Newland 乔·布莱克莫尔 Sam Locke Ghazi Al Ruffai Celi Crossland
演员：吴京 屈楚萧 李光洁 吴孟达 赵今麦 隋凯 屈菁菁 张亦驰 杨皓宇 阿尔卡基·沙罗格拉茨基 李虹辰 杨轶 姜志刚 张欢 雷佳音 宁浩 刘慈欣 郭京飞 王智 张子贤 路阳 张宁 张小北 饶晓志 陶珞依 吴晓亮 龚格尔 郭帆
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