原作《甜心战士》曾于1973年在《周刊少年Champion》上连载，东映动画曾将其制作成TV动画在朝日电视台播出了25集。在2004年，庵野秀明曾经将该漫画拍成真人版首次搬上银幕，由佐藤江梨子主演并引起了巨大话题。此次的新作将把背景设定在近未来，世界各地气候异常、未知病毒蔓延导致人口急剧下降，根据某位博士的愿望诞生了一名有着人类感情的人工智能甜心战士。在该作中，运动神经超群的西内玛利亚将首次挑战动作戏份。
西内玛利亚
西内玛利亚 山本裕典 特林德尔·玲奈 井出卓也 大野丝 间宫祥太朗 美山加恋 松井爱莉 小岛藤子 永江佑贵 小林凉子 德山秀典
山田孝之 满岛真之介 森田望智 玉山铁二 恒松祐里 柄本时生 宫泽理惠 伊藤沙莉 富手麻妙 后藤刚范 小雪 泷正则 中川雅也 国村隼 渡边大知 Megumi 西内玛利亚 笠松将 增田有华 室井滋 吉田荣作 伊原刚志 石桥莲司
玉森裕太 西内玛利亚 片冈爱之助
松冈茉优 洼田正孝 池松壮亮 若叶龙也 佐藤浩市 仲野太贺 趣里 高良健吾 Megumi 三浦贵大 芹泽兴人 笠原秀幸 若林时英 鹤见辰吾 北村有起哉 中野英雄 益冈彻 大鹰明良 佐藤贡三 佐藤贡三 Kôzô Satô 遠山泰市 薮内大河 中野裕斗 中野裕斗 Yuto Nakano 巻島みのり 稻川实代子 稻川实代子 Miyoko Inagawa 前田勝 佐野弘樹 鳥井雄人 野田昌志 二見悠 古川一博 岭豪一 岭豪一 Gôichi Mine 川村纱也 田中美晴 持田加奈子 内海诚子 内海诚子 Seiko
高桥海人 中川大志 松本穗香 细田佳央太 犬饲贵丈 关口Mandy 井上瑞稀 渡边圭祐 铃木仁 浅川梨奈 工藤遥 齐藤由贵 三浦贵大 山中崇 绀野真昼 胜矢 岛田久作 新川优爱 樱井日奈子 安田显 樱井由纪
竹野内丰 石田百合子 井上瑞稀 三浦贵大 国村隼 古馆宽治 泷内公美 本田博太郎
石桥静河 池松壮亮 松田龙平 市川实日子 田中哲司 佐藤玲 三浦贵大 大西力 野嵜好美
中谷美纪 坂口健太郎 满岛真之介 山本裕典 千眼美子 滨田龙臣 久保田纱友 杉本哲太 国广富之 真岛秀和 笠原秀幸 真飞圣 丘光子 山中崇 森本治行 石田妮可 温水洋一 藤田朋子 有森也实 渡边一计 益冈彻 吉田钢太郎 室井滋 高畑淳子 岸部一德 桥爪功
白洲迅 横田真悠 浅香航大 草川拓弥 石田妮可 本田望结 白石隼也 小林凉子 一之濑龙
玉森裕太 吉冈里帆 染谷将太 石田妮可 美村里江 水间龙 清水寻也 田口智朗 筒井道隆
小芝风花 安田显 泉里香 饭沼爱 中村由利佳 前川泰之 沟口琢矢 吉住 石田妮可 足立梨花 植木祥平 小松利昌 前田航基 阿部亮平 森迫永依 草川拓弥 稻叶友 小栗基裕 高岛豪志 ノモガクジ 内藤理沙 大河内浩 洼冢俊介 中岛博子 山下容莉枝 東貴博 星野真里 檀丽
夏洛特·贝斯特 约翰尼·帕斯沃尔斯基 苏珊·普赖尔 安德鲁·杰克 Lily Stewart 埃尔莎·科克雷尔 塔莉亚·斯图尔扎克 Karelina Clarke George Burgess Alex Menglet Justin Cotta Yoji Tatsuta John Harding Leonard Sun Kelsey Skinner
徐冬冬 曾志伟 麦亨利 刁彪 于小婉儿
露皮塔·尼永奥 杰曼·翰苏 约瑟夫·奎恩 亚历克斯·沃尔夫 丹尼斯·欧哈拉 凯恩·艾登 詹妮弗·伍德沃德 乔纳森·斯帕罗 以利亚·昂格瓦里 亚历山大·约翰 Zay Domo Artist Mark Khan
保罗·路德 伊万杰琳·莉莉 乔纳森·梅杰斯 凯瑟琳·纽顿 米歇尔·菲佛 迈克尔·道格拉斯 寇瑞·斯托尔 大卫·达斯马齐连 凯蒂·M·奥布莱恩 威廉·杰克森·哈珀 比尔·默瑞 兰道尔·朴 鲁本·拉巴萨 汤姆·希德勒斯顿 欧文·威尔逊 Tianyi Kiy 戴维·贝尔图奇 迈克·伍德 莱昂纳多·泰沃
查理·汉纳姆 菊地凛子 伊德里斯·艾尔巴 查理·戴 朗·普尔曼 罗伯特·卡辛斯基 马克斯·马蒂尼 伯恩·戈曼 小克利夫顿·克林斯 芦田爱菜 迪亚哥·克莱特霍夫 希瑟·多克森 罗伯特·梅耶 刘智福 刘智满 刘智堂
休·杰克曼 达科塔·高尤 凯文·杜兰 安东尼·麦凯 伊万杰琳·莉莉 霍普·戴维斯 詹姆斯·瑞布霍恩 奥嘉·方达
小罗伯特·唐尼 格温妮斯·帕特洛 米基·洛克 斯嘉丽·约翰逊 山姆·洛克威尔 唐·钱德尔 塞缪尔·杰克逊 乔恩·费儒 保罗·贝坦尼 克拉克·格雷格 凯特·玛拉 约翰·斯拉特里
布丽·拉尔森 裘德·洛 塞缪尔·杰克逊 本·门德尔森 安妮特·贝宁 麦肯娜·格瑞丝 克拉克·格雷格 嘉玛·陈 李·佩斯 杰曼·翰苏 拉什纳·林奇 阿基拉·阿克巴 科林·福特 卓库·莫度 肯内特·米歇尔 罗伯特·卡辛斯基 詹姆斯·莫里森 皮特·普劳泽克 马修·马希尔 安东尼·莫利纳利 马修·弗林·贝罗斯 加斯顿·达尔莫 亚当·哈特 马克·多尔蒂 雷尼尔·鲁菲诺 约翰·盖蒂尔 斯坦·李 克里斯·埃文斯 斯嘉丽·约翰逊 马克·鲁弗洛 唐·钱德尔
索菲亚·波多拉 查理·汉纳姆 加利·艾尔维斯 安东尼·霍普金斯 杰曼·翰苏 裴斗娜 吉娜·马隆 寇瑞·斯托尔 艾德·斯克林 米希尔·赫伊斯曼 斯图尔特·马丁 阿方索·埃雷拉 雷·费舍尔 弗拉·菲 克利欧佩特拉·科尔曼 斯塔兹·奈尔 里安·里斯 汤姆·沃斯
Ray Acevedo Tristen Amason Christopher Applegate
斯嘉丽·约翰逊 弗洛伦丝·皮尤 蕾切尔·薇兹 大卫·哈伯 艾尔·安德森 维奥莱特·麦格劳 欧嘉·柯瑞兰寇 O·T·法格本 威廉·赫特 雷·温斯顿 赖恩·基拉·阿姆斯特朗 米歇尔·李 拉娜·布隆代尔 Claudia Heinz 露西·詹·穆雷 乔治亚·柯蒂斯 约恩·巴特勒 库尔特·岳 奥利维尔·里希特斯 安得烈·拜伦 卡利·内勒 罗伯特·普拉尔戈 贾辛特 乔希·亨利 阿里娅·布鲁克斯 泰·赫尔利 马里安·洛伦西克 茱莉亚·路易斯-德瑞弗斯 亚当·普里克特 史蒂芬·萨姆森 乔基姆·斯卡利 Liani Samu
娜塔莎·亨斯屈奇 兰斯·亨利克森 亚当·比奇 安琪琳·阿佩尔
蒋敦豪 鹭卓 李耕耘 李昊 赵一博 卓沅 赵小童 何浩楠 陈少熙 王一珩
李菲 胡亦瑶 林泽辉
张凯丽 刘敏涛 杨幂 赵今麦 丁程鑫 韩东君 李斯丹妮
胡歌 林依晨 袁弘 刘诗诗 周海媚 黄秋生 徐锦江 李解 谢娜 梁家仁 肖荣生 翁家明 孔维 郭亮 许圣楠 邓立民 伍宇娟 李彧 巴音 赵毅 谭建昌 刘立淇 王建国 王莎莎 任天野 郭明尔 金粮 韩志 陈刚 王正权 何思融 王晓晨 姬麒麟 宋洋 应昊茗 阳光 过齐鸣 张柏俊 杨升 李庆祥 张雷 徐鸣 萧松原 卢勇 杨艺 老皮 杜泓君 刘剑伟 龚志玺 徐小明 邱姿 娄亚江 李远 于洪亮 严洪智 何彦霓 张衡平 谢林 马飞 张弓 安瑞云 史济普 于子宽 王运超 钟明和 陈潘晶 沈天 周仲
苏杉杉 李菲
何炅 沈培艺 沈伟 扬扬 刘宪华 彭昱畅 王晨艺 张翰 李响 蔡亮 淋雨
李宝英 朴海镇 李相允 李正信 千虎珍
Amakawa Yuma Asami Masatoshi Kuroda Genjin Moribayashi Jyun Odagiri Ryuuichi Saitou Hideyuki Setsune Urufu Tanaka Akiho Yoshizawa
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演员：吉姆·斯特吉斯 克斯汀·邓斯特 蒂莫西·斯波 布鲁·曼库马 尼古拉斯·罗斯 詹姆斯·基德尼 瓦拉斯塔·瓦拉纳 凯特·特罗特 Holly Uloth Elliott Larson Maurane Arcand 吉妮·泰瑞欧 Vincent Messina Cole K. Mickenzie Paul Ahmarani Carolyn Guillet Jesse Sherman 珍妮·海特梅亚 弗兰克·M·埃亨
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演员：约翰·古德曼 玛丽·伊丽莎白·温斯特德 小约翰·加拉赫 布莱德利·库珀 道格拉斯·M·格里芬 苏珊·克莱尔 素玛立·蒙塔诺 弗兰克·莫特克
演员：塞缪尔·杰克逊 约翰·库萨克 伊莎贝拉·弗尔曼 斯泰西·基齐 洛伊德·考夫曼
