航天小学有四个三年级学生：一多、大柱、小枫和小敏，他们有着各自的航天理想。一次偶然机会，一多捡到了一个从太空基地意外跑出的机器人航天宝贝。航天宝贝成为了大家的朋友，在他的帮助下，四个小伙伴向着理想努力，彼此懂得团结互助，明白了伙伴的重要并成为真正的少年航天员。
冯小刚 王杰 郎朗 齐秦 华晨宇 汪小敏 肖懿航 塔斯肯 左立 李琦
张俪 锦荣 李子峰 安悦溪 李若彤 汪小敏 韩志 刘羽琦 夏沫侨
李荣浩 袁惟仁 李艾 刘维 汪小敏
汪小敏 屠芷莹 黄恩茹 费沁源
薛江涛 马瑶瑶 杨乾龙 郑文森
于清斌 程瑶瑶 高骏
程瑶瑶 侯京健 刘淼淼
费玉清 黎明 辛晓琪 沙宝亮 金志文 张碧晨 薛之谦 欧阳娜娜 瑶瑶 赵英俊
楚明：常煜杰 秦嫣：闫琪琪 于琳琳：张婠玥 于振兴：文翔 姜医生：李浩飞
刘家荣 陈琪琪
郑少秋 徐少强 高雄 陈琪琪
陈琪琪 韦白 钟发 曾佩琪
琪琪 丁妍 孟春 凌霄 张道兴
丁妍 王雪沁 王辛 孙科
丁妍 叶方 孙科
叶芳 丁妍 张洋 吴瑞 仰洋 王琪 孙科 张元仲 王雪沁 王亚林 卢瑶
陆建艺 王一斐 余潇 王李鑫 朱婧 苗得雨 李霞 白禹飞 李逸 魏小硕 佟欣 周铭慧 房富蓉
未知
魏一凡 王薇 傅晨阳 阎么么 李嘉祥 蔡娜
福岛润 雨宫天 高桥李依 茅野爱衣 丰崎爱生
富永美伊奈 古川登志夫 大林隆介 井上瑶 横泽启子
前岛绚晴：内田雄马 流石井隼人：古川慎 篠崎怜凤：神谷浩史 寺内正太郎：日野聪 桐山树：前野智昭 望月雪光：花江夏树 望月晓光：土田玲央 城之内飒太：千叶翔也 洼田智之：佐藤元 姬川泉澄：梅原裕一郎 冰室泰冴：小野友树 仓吉虎之助：竹田海渡 久远寺梦空：齐藤壮马 石川一：野岛裕史 石川二：野岛健儿
雪村千鹤 冲田总司 斋藤一 土方岁三 藤堂平助
顾饮歌：CV陈冠豪 高成雪：CV言倦 旁白：木成 鹤：贾志超 官员：贾志超 徭役Au002FB：贾志超 报幕：方知白
麦咭
演员：陆建艺 王一斐 余潇 王李鑫 朱婧 苗得雨 李霞 白禹飞 李逸 魏小硕 佟欣 周铭慧 房富蓉
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