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為了詮釋羅伊的備受尊崇又謎一般的父親柯利弗德，製作團隊請來了奧斯卡得主湯米李瓊斯（Tommy Lee Jones）。瓊斯說：「我很喜歡科幻片，我覺得這個故事和這部劇本都超讚的。」他描述自己的角色是「一個後來變成危險人物的偉大太空人和探險家，一個迷失的人」。
▲《星際救援》劇照（圖／双喜）葛雷說：「湯米李瓊斯是個敬業的電影演員，也是個傳奇人物，他是一股爆炸力，非常危險，只要你用鏡頭對著他，他保證會嚇得你腿軟。他的演技重在內心的演繹詮釋，你在必要時對他的指導是非常簡單扼要的，稍微的調整也是針對少數重點，他會看著你一會兒，然後說：『好，我們試試看。』」導演繼續說明：「然後他會試演一次，照你的建議去調整，結果會非常棒，因為他隨時都在備戰狀態，演技非常精準，而且他會完全照你的話去做，也會交出他認為好的表演。誠如我所說的，他會在鏡頭前面呈現出他的內心世界，你會在銀幕上看到詮釋得很到位的真正黑暗面;他實在是太棒了。」
▲《星際救援》劇照（圖／双喜）彼特說：「湯米李瓊斯是飾演柯利弗德的最佳人選，因為他有足夠的份量和一定的地位。大家都知道他非常聰明、很有能力，飾演這個角色是遊刃有餘，絕對是箇中好手，能在一部電影裡留下不可抹滅的痕跡。」瓊斯說：「我喜歡跟導演和布萊德彼特合作，這是非常有趣、極其精采刺激的冒險，非常快樂的一段冒險。」
▲《星際救援》劇照（圖／双喜）露絲奈嘉飾演海倫朗托斯
對於海倫朗托斯這個角色，製作團隊請來的是曾經入圍奧斯卡的露絲奈嘉（Ruth Negga），她之前跟布萊德彼特合演過《末日之戰》WorldWar Z，也參演過小布的製片公司「B計畫」的《自由之心》Twelve Years a Slave，她非常開心能和他們再續前緣，也迫不及待想和導演合作，因為導演認定露絲是最適合飾演海倫的人選，也是鼓勵羅伊更有同理心和同情心的絕佳催化劑。奈嘉說：「我演的是個戲分不多的角色。導演想要海倫是人性的根源，雖然她在片中乍看並不是如此。」導演葛雷解釋道：「對海倫這個生長在火星上的女人而言，你需要的是情感上的連結。我看過露絲演的《愛侶》Loving，我覺得她演得很好，她的詮釋非常特別、很有深度，她是個有趣又一流的女演員。」
