在電影方面星野源並不算是多產藝人，他的第一部演出電影是改編自日本作家村上龍的自傳小說電影《69》，而當年他僅23歲。2013年連續接演《宅男之戀》和《地獄開麥拉》，並於次年獲得日本電影金像獎的新演員獎，之後直到今年才又演出《武士搬家好吃驚》，明年他與小栗旬將搭檔演出改編自日本同名暢銷小說，以影響日本社會頗巨的懸案「固力果‧森永事件」為原型的電影《罪之聲》。他也在幾部動畫電影中如《春宵苦短，少女前進吧！》和《未來的未來》擔任配音演員。
《武士搬家好吃驚》是星野源至今認為自己最喜歡的一部電影，於日本上映便衝上當週票房冠軍，人氣跟音樂一樣破表。他在電影中飾演天然呆萌記憶力超強還會點睡穴的御宅武士大書蟲片桐春之介，雖不擅與人打交道但卻有著過人的學識，某天意外被指派進行萬人遷城任務，在缺錢又沒經驗的狀況下，只能怪招盡出一一克服，還因此發掘出組織管理的潛能天賦。星野源情感敏銳底蘊豐厚，對於感情戲的拿捏很獨到，與日本新生代戲劇甜姐兒高畑充希談情說愛，特別使出單眼皮獨具的電眼功能，仿佛眼睛裝了雷達遠遠地的就能偵測到高畑充希所飾演的於蘭在搬家途中為了安撫人心而亂放電的逾矩行為。星野源對於自己的放電功力自謙的說：「眼睛會放電是自然表露情感，這是春之介獨有的魅力。」
身為一個音樂家，星野源無疑是日本樂壇代表性藝人之一，而做為一位電影人，他也同樣地以其講究細節且不妥協的方式成功詮釋亦莊亦諧的春之介一角。【行動電影院】搶先所有平台全台獨家放映《武士搬家好吃驚》，歡慶星野源來台開唱，特別舉辦星野源來了陪你歡度耶誕限量索票活動，只要於2019/12/22前上行動電影院Smart Cinema TW粉絲團按讚留言即可索取《武士搬家好吃驚》電影票乙張歡樂過耶誕，限量名額索完為止。