该片讲述了“中国民航英雄机组”成员与119名乘客遭遇极端险情，在万米高空直面强风、低温、座舱释压的多重考验。电影《中国机长》根据2018年5月14日四川航空3U8633航班机组成功处置特情真实事件改编：机组执行航班任务时，在万米高空突遇驾驶舱风挡玻璃爆裂脱落、座舱释压的极端罕见险情，生死关头，英雄机组的正确处置，确保了机上全体人员的生命安全，创造了世界民航史上的奇迹。
张涵予 饰 刘长健；机长，沉稳冷静，在驾驶室力挽狂澜 。张涵予和许多影帝不同，“大器晚成”的他是个半路出家的演员，虽然同电影很早就结缘，但张涵予并不是表演演员出身，而是在1983年开始成为一个专业的配音演员；银幕下的张涵予，男人气十足，无论从哪个角度看，他都是有款有型。
欧豪 饰 徐奕辰；副驾驶，活泼爱开玩笑，对黄佳有好感 。欧豪具有成熟的演技，他在电影《左耳》中有着精彩的表演。虽然生活中的欧豪和张漾是完全不同的两种人，但是欧豪对这样复杂的角色却把握地恰到好处；从故事最开始时的忧郁自闭到黎吧啦死后的悔恨，欧豪在人物塑造上显得游刃有余，与三位女主角的感情戏份也处理的相当细腻，将一个既腹黑又善良的张漾完美的呈现在银幕上。
杜江 饰 梁栋；第二机长，为保证乘客安全，拼死从客舱返回驾驶舱，顶着狂风步履维艰，奋力前行 。杜江具有可塑性极强的外型、爽朗的个性、扎实的基本功。他在电视剧《青年医生》中，以轻松自然的表演方式将“赵冲”的青春不羁与宽广胸怀完美演绎，展现了其富有质感的演技与掌控能力，他也因此获得肯定 。而在电影《高跟鞋先生》中，杜江无论是女装扮相时大胆展现超模般的自信美艳，还是男装时又将一个唯唯诺诺、畏首畏尾的程序员表现得淋漓尽致，他所塑造的角色形象深深打动不少观众，并引发强烈共鸣。作为演员，杜江塑造了众多形象鲜明的角色，在电影《罗曼蒂克消亡史》中所塑造的“童子鸡”令人印象深刻。除演戏之外，杜江在演唱歌曲《爱之声》时，不仅节奏把握得很好，情绪诠释也很到位，且领悟力很高 ；此外，在一组时尚写真中，杜江身着帅气西装，尽显轻熟型男风范。
袁泉 饰 毕男；乘务长，坚毅专业，危急时刻临危不乱，在机舱内稳定军心 。袁泉在事业上是一位成功的演员，在生活中她是一位充满爱心的女性，成功与爱心并重使她气质独特。袁泉的性格并不像是一个人们传统概念中的演员。她羞涩安静，与生人相处时可能会一天不说话，就像是人们常说的那种邻家女孩。在星光灿烂的领奖台上，她干净清爽，反而与众不同。
李沁 饰 周雅文；乘务员，负责后舱部分，掌控整个后舱工作，包括照顾后舱乘客和餐食服务。虽然受伤了但依然坚守岗位 。李沁的面相清秀，五官精美，薄薄的身体，反过来倒有一点纤弱之气，用她来演薛宝钗会使观众产生一种不一样的感受，而在她身上还有着薛宝钗那种沉稳、安静、淡定、有分寸感的性格。李沁出道之后诠释了众多美丽的角色。邻家女孩般可人的气质，清纯靓丽的白皙外形，加上科班出身的扎实演技，让年纪轻轻的她获得了令人羡慕的机会。而李沁纤细的身体里，也总能爆发出强大而惊人的能量，无论是在《璀璨人生》，还是在《花开半夏》里，她都有让人震撼的表演。
