曾以「怪物新人」之姿榮獲金鐘獎殊榮的李沐，之前在《我吃了那男孩一整年的早餐》扮高中生，《夏日的檸檬草》中又再度披上高中制服，詮釋個性開朗、想法怪異少根筋，卻勇於追求愛情的女主角王曉夏。對好友王淨的男友第一印象，她透露：「感覺小曹比較慢熱，但認識之後覺得他很溫柔。」2人透過表演課的練習，都展現了有別以往的樣貌，讓李沐非常期待之後的拍攝。
曹佑寧在片中化身性格高冷、外型沈穩的「學霸」轉學生程奕，一出場就迷倒一票同學，曹佑寧直說：「角色安靜的個性有點像我，不過年紀倒是一個滿大的挑戰，畢竟也離開高中生已經有10年的時間了。」為了精準展現學霸魅力，曹佑寧在開拍前除了表演課，還得抓緊時間練習外語課及鋼琴課，這些都是他完全沒有接觸過的專業，問及外語天賦如何，他害羞表示：「對語言可能沒有很多天賦，因為平時話比較少，所以要花很大的時間來學習。」
婁峻碩再度跨足大銀幕，飾演女主角王曉夏的青梅竹馬好友楊宗祐，也是學校熱音社的吉他手。婁峻碩自曝：「高中時很喜歡看愛情小說，開拍前已經把原著小說看完，有找回一點讀小說的興趣。」婁峻碩相當興奮可以演出「柚子」這個角色，很期待樂團演出的橋段，不但把吉他再拿出來練，已經想了很多在成果發表會上那場戲要怎麼表現、要怎麼做會比較帥，把以前學生時期愛玩的招都使出來。
李沐與婁峻碩繼《我吃了那男孩一整年的早餐》再聚首，也曾跨刀演出婁峻碩的音樂MV，2人在電影中將有一場精采的打架拉扯戲，李沐率先發下豪語：「我會打贏的，請相信我！」婁峻碩面對片中的「情敵」，直言跟曹佑寧對戲壓力大，「上表演課時他超級投入，對我這樣的演戲菜鳥，就會覺得壓力滿大的，但他人真的非常好，第一次相處，就像是認識很久的感覺。」2個男生也有一場激烈的打鬥戲，讓婁峻碩已經積極開始勤練健身。
