林志玲饰演女作家蓝婷，二十五岁左右，热情、独立的女小说家，漂亮而又性感的，生活条件优越，但却被卷入一场与古墓有关的漩涡当中，父亲遭人杀害，自己遭人绑架而被丢到沙漠，成为一名“落难公主”，她与周杰伦扮演的乔飞一路同行，想要逃离这场为古墓争夺的是非之战，然而却陷越深，发现古墓背后更多的秘密…

陈道明饰演华定邦，一位考古界的天才人物，却在多年前的寻找失落古城中酿成所有人罹难的大惨剧，自己却残忍地吃掉同伴的肉才苟活下来，乔飞的出现把他迫回当年的惨剧现场，忆起他此生最痛苦的回忆。生与死，理想和现实之间他该如何取舍成为矛盾，最终他会选择什么样的结果成为最大的悬念。

曾志伟饰演排骨，一位穷凶极恶的好人，在无所不为的恶性下又蕴藏一颗有情有义的男人心。他贪财，但更贪图热血的人生。双面的性格，双重表现，他在寻宝途中遇到陈道明扮演的考古天才华定邦，是福是祸，是喜是悲则成为最大的疑问。

苗圃饰演十三郎，口叼雪茄，身骑战马，在沙漠中拥有自己的一支鬼马队伍，她虽为女中豪杰，但却是一个绝对相信爱情的女子，在大漠中不断找寻大漠飞鹰，坚持真爱。身为浪人部落的首领，与寻宝路上的乔飞和蓝婷又会发生怎么的故事，他们之间是什么样的关系成为整片的一大看点。

周杰伦饰演的乔飞，是一位拥有神秘力量的古城守陵人。这种神秘力量无法预测，只有在特定情况和特定环境中才会发生作用，这种神秘力量可以使他拥有超常的智力和思维，能够在数秒内将地球任何的对象彻底拆卸分解。这种力量源自其不寻常的身世，原来他就是传说中古城之王的守陵一族中人，却无意间逃出了古城，从此流落人间。