Regia di Luc Besson vedi scheda film
A dirigere Valerian e la città dei Mille Pianeti è Luc Besson, regista e sceneggiatore francese. Besson ha iniziato la sua carriera nel mondo del cinema nel 1977 lavorando come assistente di registi come Patrick Grandperret e Claude Faraldo. Nel 1983 ha diretto il suo primo film, L'ultimo combattimento, iniziando a farsi apprezzare per il suo inusuale stile visivo. Film dopo film, ha accresciuto il suo successo con opere internazionalmente apprezzate come Nikita, Léon e Il Quinto Elemento. Nel 1999, inoltre, ha fondato la casa di produzione cinematografica EuropaCorp, con cui ha realizzato titoli come The Lady e Cose nostre.
Protagonista di Valerian e la città dei Mille Pianeti è il giovane attore Dane DeHaan, già protagonista di La cura del benessere e Tulip Fever e scelto da Besson dopo essere stato notato come il cattivo di The Amazing Spider-Man 2. DeHaan interpreta il maggiore Valerian, un agente governativo la cui reputazione è in ascesa che nel 2740 è chiamato a mettere al servizio dei territori umani le sue conoscenze, il suo sesto senso per le tattiche e il suo coraggio già notoriamente apprezzato dai capi. Nei suoi viaggi attraverso lo spazio, Valerian è sempre accompagnato da un'intrepida collega, il sergente Laureline, la cui intelligenza innata è abbinata a una forte determinazione, a una fiera indipendenza e un'impressionante forza. Seppur concentrata nella sua carriera, Laureline ha una visione quasi romantica della vita provata: vuole come tutte le ragazze innamorarsi, sposarsi e mettere su famiglia. Laureline ha il volto della modella e attrice Cara Delevingne, scelta da Besson ancor prima dei successi avuti con i ruoli in Città di carta e Suicide Squad.
All'inizio della loro avventura, Valerian e Laureline fanno tappa nel deserto pianeta Kirian per recuperare su ordine del Ministero della Difesa, impersonato da Harbie Hancock, l'ultimo superstite di una razza di piccole creature con poteri miracolosi per salvare la specie dall'estinzione. Con la creatura a bordo della loro navicella, Valerian e Laureline arrivano ad Alpha, la rande stazione spaziale conosciuta in tutta la galassia come la città dei Mille Pianeti. In un primo momento, il loro compito è quello di assicurare la sicurezza del comandante Arun Filitt, un leader militare il cui ombroso passato ha ripercussioni sul presente supportato dall'attore Clive Owen, il protagonista della serie The Knick. Ben presto, però, il mistero che interessa Alpha prende il sopravvento e, quando le urgenze diventano altre, Valerian e Laureline devono decidere se fidarsi dei loro istinti sulle informazioni che hanno ricevuto sulla missione.
Quando poi Laureline viene rapita dall'imperatore Boulan Bathor III, Valerian è costretto ad avventurarsi nel quartiere a luci rosse alla ricerca di informazioni e inaspettati alleati: è qui che incontra Bubble, una straordinaria aliena mutaforma che si rivelerà fondamentale per l'audace salvataggio di Laureline, e il suo pappone Bubble. Jolly e Bubble sono portati in scena rispettivamente da Ethan Hawke e dalla cantante Rihanna, alla sua terza esperienza cinematografica dopo Battleship e il doppiaggio di Home. Dopo un'epica battaglia, Valerian e Laureline accedono finalmente alla zona rossa radioattiva di Alpha, dove scopriranno i segreti oscuri dietro la loro missione e tenteranno di salvare la città dei Mille Pianeti prima che un'intera civiltà venga annientata per sempre.
Il cast principale di Valerian e la città dei Mille Pianeti è poi completato dall'attore Rutger Hauer, che riveste i panni del Presidente della Federazione mondiale degli Stati. Legato all'iconico Blade Runner, Hauer per decisione di Besson ha ricevuto le sue battute solo il giorno prima di girare le sue sequenze: "Luc lavora mosso dall'istinto. Ed io sono a mio agio con persone come lui: sul set del film è stato come vivere una vera avventura, un grande gioco. Un'esperienza straordinaria", ricorda l'attore. Curiosamente, tra le fila dei militari, appaiono poi in piccoli cammei alcuni registi francesi come Louis Letterier, Benoît Jacquot e Olivier Megaton.