Ø 刘精英：电影主角，18岁，菁华实验中学，高三应届考生，身材瘦小，最近10年缺少父亲陪伴，孤僻不爱说话，家境一般，自尊心强，学习认真、但却成绩垫底，内心发誓要高考一鸣惊人，崇拜父亲却又怨恨父亲对家庭照顾不够，最终实现了愿望，并与父亲一起并肩战斗，齐心协力对决AI！
Ø 刘大伟：电影男二号，45岁，新科纳米技术研究院——人脑科学国家重点实验室科学家，哈工大博士，10年专注研究纳米机器人与人脑联机协作技术，主导“超脑工程”！
Ø 林世梅：配角，40岁，刘精英母亲，刘大伟妻子，知名医院脑科主治医生，与丈夫10年没见面，聚少离多，虽然对丈夫略有不满，但非常支持丈夫的工作。独自抚养刘精英，尽心尽力，但工作繁忙、培养不够、一直自责没能提高儿子成绩。后为了儿子与人争执，意外被撞成植物人，最终接受超脑技术治疗康复。
Ø 毛一宁：菁华实验中学高三（9）班班主任，40岁，清华大学高材生，任教班主任10年，教学严厉、内心傲慢、歧视差生、说话刻薄，但关键时刻能指引、激励学生。
Ø 林 欣：19岁，美女，上年高考落榜复读生，毛一宁班主任助教，刘精英的表姐，开朗爱笑，平等对待同学，不歧视差生。
Ø 姜 华：配角，刘大伟科研组二把手，思维活跃、技术过硬、点子主意多，但性格怯懦、说话结巴，刘大伟的得力助手。
Ø 宋思成：国家新科纳米研究院院长，58岁，政治觉悟高，有原则，刚毅果断，鼎力支持刘大伟，甚至开后门。
Ø 警察甲、乙：刘精英所在城市的派出所民警，开始极力反对超脑，后来面对AI组织的暗杀，2位警察冲在一线保护刘精英父子，并有警察甲牺牲。
Ø 史密斯·肯特：M国鹰派官员，AI叛乱背后隐形的野心家，一直跟踪我国的超脑计划，并意图盗窃相关技术、绑架核心科学家。
Ø 马斯克（84岁老年）：醉心AI技术，创造了人类史上最先进的GPT-23人工智能，他同时也很欣赏超脑工程。
Ø 赖宁：教育部长，出现在电视中，代表政府声明超脑技术共享。
Ø 李医生：上海某小学校医，呆萌、搞笑。
Ø 群众演员：刘精英同学甲、乙、丙……；学生女家长甲、乙、丙……；科研院所保安；研究员甲、乙、丙……；AI指挥进攻实验室的恐怖分子、雇佣军甲、乙、丙……
