全片主要讲述青年《西游记》研究学者李天飞与86版《西游记》演员李玲玉前往甘肃张掖市，探寻《西游记》故事源流与传说考证。他们跟随《西游记》小说的线索一路向西，探索张掖地区与《西游记》传说相关的自然、人文遗存，找寻《西游记》小说与现实之间的印证关系。他们踏遍河西大地，考证多处西游记题材壁画，寻访文化传承人，解开了《西游记》小说成书灵感与故事来源之谜。
夏菁 陶慧敏 傅艺伟 刘晓庆 林默予 章杰 王敏宜 宫景华 邢红 曾丹 周志宇 石冼 马丽娜 姬麒麟 李玲玉 凌元 马晓晴 何赛飞
夏菁 陶慧敏 傅艺伟 刘晓庆 李秀明 林默予 赵丽蓉 章杰 邢红 曾丹 王敏宜 宫景华 姬麒麟 周志宇 倪雪华 陈红 马晓晴 俞红菲 甜甜 丁岚 李玲玉
王学圻 秦昊 范冰冰 王奎荣 丁嘉丽 李菲儿 李玲玉 张嘉益 王紫逸
胡兵 莫小奇 李玲玉 王双宝 朴努植 赵铭 李浩轩
周一围 朱丹 王彦霖 艾佳妮等
刀郎
寇振海 姜超 纪连海 王鸣飞等
马未都
赵川 柳岩 辛唐米娜 冉高鸣 高秋梓 薛泽源 喻丰
撒贝宁 康震 廖昌永 朱丹 王源 李宇春 李谷一 齐豫 林志炫 蔡琴 谭维维 张靓颖 周笔畅 尚雯婕 蔡国庆 雷佳 阿云嘎 胡夏 郁可唯 孙楠 李玉刚 方锦龙 吴谨言 台风少年团 汪苏泷 沙溢 胡可 吉克隽逸 萨顶顶 许魏洲 赵照 刘恺威 克丽丝叮 陈彼得 鲍比达 龚琳娜 冯满天 刘润潼 吴彤 陈伟伦 徐梦圆 王泓翔 成方圆 曹轩宾 涵子 胡德夫 钟立风
唐国辉 王群英等
王凯 袁成杰 大左 喻恩泰 刘刚 赵忠祥 杨雨
撒贝宁 高圆圆 麦家 鲁健 杨千嬅 祝勇 那英 张凯丽 蒙曼 赵冬梅
许知远 马东 克里斯托弗·诺兰 蔡国强
马东 颜如晶 肖骁 邱晨 艾力 胡渐彪 董婧 利晴天
于斌 宋继扬 郑繁星 曹煜辰 纪李 李泊文
演员：周一围 朱丹 王彦霖 艾佳妮等
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演员：刀郎
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演员：寇振海 姜超 纪连海 王鸣飞等
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