马皓文因一次意外事故而入狱，让他遗憾地错过了儿子七年的成长时光。用自己独特的教育方法和满满的爱给予儿子马飞自由成长的空间，教会儿子独立思考的能力和面对困难的勇气。马飞面临学业问题，尽管在学校看来儿子没有可塑之处，但马皓文从未放弃，鼓励孩子找到心中的梦想并为之努力。马皓文与校长求情，打算用一个月时间将马飞的学业提高，证明他不是不可救药的学生，“学渣”也是可造之材。
邓超 饰 马皓文
简介 工程师，马飞爸爸
白宇 饰 成年马飞
简介 宇航员
任素汐 饰 馨予
简介 马皓文前妻
王西 饰 小高老师
简介 马飞中学老师
孙浠伦 饰 少年马飞
简介 中学生
李建义 饰 阎主任
简介 马飞中学主任
梁超 饰 孟叔叔
简介 马飞继父
邵兵 饰 顾星河
简介 宇航员
出品人 钱瑞、郑志昊、吴京、徐天福、刘荣、李晓东、赵仁鹏、陈硕罡
制作人 康利、刘琼芳、吴燕、成丽、冷一
监制 俞白眉
马皓文
演员 邓超
马皓文一直在努力给自己孩子一个相对自由的教育环境，他对孩子的要求只有一个，“不要停止想”。他希望自己的孩子能独立思考，去勇敢面对这个世界，能做自己喜欢的事情。
马飞
演员 白宇
马皓文和馨予的儿子，长大后成为了一名航天员。马飞在太空遇难后，再次想起了成长路上，父亲教他的每一步。
馨予
演员 任素汐
馨予是马飞的妈妈，马皓文的前妻，后改嫁给老孟。她性格表面火爆而内心坚忍，因为儿子的教育问题和马皓文产生争执，认为马皓文把儿子当成了他的实验品。
少年马飞
演员 孙浠伦
马皓文和馨予的儿子，因马皓文的入狱而变得颇为叛逆。
小高老师
演员 王西
博喻学校的小高老师，面对马飞这个差点被学校开除的“问题学生”，身为代理班主任的她从未放弃自己的学生。
闫主任
演员 李建义
马飞学校的主任。学校里，成绩垫底的马飞一直是令阎主任头疼的学生，“煤球再怎么洗，永远变不成钻石”。面对不被老师看好的儿子马飞，父亲马皓文和教导主任阎主任立下赌约，一场教育博弈拉开帷幕。
邓超拍出了一部真正的电影作品。不再有屎尿屁的低俗桥段，而是用一段段非常走心的剧情，去构建了一部充满诚意的作品。电影里保留了邓超和俞白眉擅长的喜剧成分，恰到好处的“抖包袱”，为观影过程中，带来了不少的笑声。同时，电影从一开始就合理的对剧情进行铺垫。
电影虽然讲述父子情，但其实最后落脚在了教育体制上。以传统教育和新锐教育之间的矛盾为由头，在故事的年代中，看似是一个超现实的对抗，但实际上是演员邓超，在现实中作为父亲身份的自我反思。150分钟的电影下来，没有过多的说教。而是像是两位导演作为父亲，在和大银幕前的观众探讨一些教育问题。（电影网评）
提前进组的白宇、邵兵，每天连续十到十二个小时，头部向下练习吊威压，模拟失重状态。
王戈、吴亚衡自学大部头土木建筑知识，主动到建筑工地扛沙子上脚手架体验生活。
饰演小马飞的6岁的冯泽昂为保证水里憋气超过30秒，特地学会了游泳。
面对年仅6岁的冯泽昂，邓超用孩子易于接受和理解的方式调教，亲身示范动作、传授技巧，有时候跪在地上给小演员加油打气。
有一场戏讲的是马飞给爸爸写了一个纸条，上面的话让邓超现场就痛哭不止，被摄像机记录了下来。
为了演好疯子的角色，魏尊穿着戏中的衣服在街上呆了三天体验生活。有一次他想跟为剧组打菜的大妈要一个馒头，后者竟然被吓到浑身颤抖。
《银河补习班》电影推广曲
歌曲：《相信你的人》
作词：姚若龙
作曲：陈小霞
演唱：陈奕迅
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