中国的皇帝颁布法令，要求每家出一名男子服兵役，抵御北方侵略者。作为一名受人尊敬的战士的长女，花木兰（刘亦菲饰）站出来替生病的父亲应征入伍。她装扮成男人，化名花军，经受了种种考验，同时必须利用内在的力量，接纳自己真正的潜能。这是一场史诗般的旅程，让木兰蜕变为一名受人尊敬的战士，也赢得来自国家与骄傲的父亲的尊重。
刘亦菲 饰 花木兰
配音 刘亦菲、明日海里奥、平采娜·乐维瑟派布恩
甄子丹 饰 董将军
配音 吴凌云
巩俐 饰 仙娘
配音 巩俐、小池荣子
李连杰 饰 皇帝
配音 李连杰
李截 饰 可汗
配音 张闻天
安柚鑫 饰 陈洪辉
配音 藤新
马志 饰 花周
配音 汤水雨
备注 花木兰的父亲
赵家玲 饰 花李氏
配音 金雁
备注 花木兰的母亲
制作人 Chris Bender、杰森·里德、Jake Weiner、江志强（执行制片）、巴里·M·奥斯本（执行制片）
导演 妮基·卡罗
副导演（助理） Liz Tan
花木兰
演员 刘亦菲
配音 刘亦菲
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董将军
演员 甄子丹
配音 吴凌云
木兰从军时的长官。
仙娘
演员 巩俐
配音 巩俐
她身怀绝技，是步利可汗的盟友。
可汗
演员 李截
配音 张闻天
柔然军队的统帅。
陈宏辉
演员 安柚鑫
配音 藤新
和木兰一同入伍的新兵，木兰的战友之一。
皇帝
演员 李连杰
配音 李连杰
南北朝的皇帝，为抵御柔然入侵而征集男丁入伍补充兵力。
《花木兰》是一部史诗般的成长之旅故事，规模宏大，场面壮观，振奋人心。这是一部凯旋之作，是一部女力十足的影片，证明了男孩们的想法是错的，花木兰既能忠于自己的内心，又可以为父亲带回荣耀成为骄傲。这些听起来好像很简单，但导演妮基·卡罗拍出了惊艳的层次感，无论色调、轮廓还是暗影都塑造出一部宏大的童话故事（《ThePlaylist》评）。
真人版《花木兰》故事大胆走了与动画片完全不同的方向，它在改变原始素材方面冒了更大的风险，而且摄影极为华丽，动作戏惊艳全场（《Radio Times》评）。
刘亦菲作为主角魅力十足，但剧本没有给她足够的深度以及合作的意义（《THR》评）。虽然它的观影体验与动画版完全不同，甚至可能并不适合所有的小孩子，但它的奇幻风格以及鼓舞人心的冒险让人称赞（《USATODAY》评）。
李连杰之所以决定接拍该片，是因为他的女儿认为迪士尼拍摄《花木兰》是一个很好的弘扬中国文化的机会，所以请求爸爸为自己接拍。
由于每天的日程都排到密不透风，刘亦菲每天要洗三次澡，她出门时总是要带一大包衣服，永远都为袜子短缺的问题苦恼，因为来不及洗、来不及干。
巩俐饰演的女巫是真人版电影添加的全新角色，她在拍摄前花了2个月时间训练。
妮基·卡罗在采访中谈及选用刘亦菲的原因：刘亦菲在坐了14小时飞机后没有休息就开始了紧张的面试，但她没有喊过一声累。
在试镜时，片方需要刘亦菲试四场戏，其中一场有五页长的对话，且全部要她用英语来完成。试镜花费了两小时，紧接着刘亦菲经受一场一个半小时的体能训练。虽然可以看出她已经精疲力竭，但她从没请求过一次休息，反而非常专注、投入、一直保持优秀的状态。
为寻找既会英文又与花木兰气质相符的合适人选，迪士尼举行全球海选，公开征选主演。该片的选角导演团队为了寻找适合该角色的演员遍访五大洲，试镜了近千位演员。对于这个角色的要求包括要有可靠的武术技能，要会说英文，最重要的是要具备明星素养。直到2017年11月30日，迪士尼官方宣布已结束全球海选，正式宣布刘亦菲出演女主角花木兰一角。
刘亦菲在开拍前接受了三四个月的高强度训练，她每天早上要进行体能训练，中午骑马，下午武术，然后还有台词课和排练。
该片没有动画版男主角李翔，是因为片方认为让木兰与上级谈恋爱会让人不适，尤其是在metoo背景下。而李翔的人物形象分到了两个新角色身上：甄子丹饰演的唐将军，木兰如师如父的存在；安柚鑫饰演的陈宏辉，跟木兰同队同级的士兵。原因是动画里，李翔是木兰的上级，Reed称：“尤其在metoo的时刻，让一个指挥官同时担任恋人的角色，会让人很不舒服，我们认为不合适。
该片在制作上一个很大的挑战是设计和展现皇城。最终制作团队很幸运在中国找到了湖北襄阳唐城影视基地，但因为这是一个广受欢迎的旅游景点，也让影片的拍摄和日程调整变得很棘手。
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