片中李沐不但與曹佑寧、婁峻碩譜出三角戀，還將再度披上高中制服。她詮釋個性開朗、想法怪異少根筋，卻勇於追愛的女主角「王曉夏」：「我本身的個性跟角色滿不一樣，很佩服曉夏使出渾身解數主動追求的勇敢。」對曹佑寧第一印象是慢熱，兩人透過表演課相處練習，讓李沐漸漸感受曹佑寧溫柔的一面。
曹佑寧片中化身性格高冷、外型沈穩的學霸轉學生「程奕」，出場就迷倒一票同學。開拍前除了表演課，還得練習外語及鋼琴：「對語言沒有天賦，因為平時話比較少，所以要花很多時間學習。」
歌手婁峻碩繼國片《我吃了那男孩一整年的早餐》後，再度跨足大銀幕，飾演女主角青梅竹馬「楊宗祐」，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，也興奮可以演出此角：「跟我高中時期個性很像，陽光且愛耍白爛。」還開始練吉他，準備拿出學生時期愛用的招術耍帥。
監製胡百薇自2003年跨足戲劇，當初因為想找「女追男」的愛情故事，相中《夏日的檸檬草》，「書封上寫著『喜歡一個人可以喜歡到無恥近乎勇的地步，我想，那就是真愛吧！』這種厚臉皮的感覺引起我的好奇心。」她邀來導演賴孟傑執導並擔綱編劇統籌：「當時看了賴導的電影《陪你很久很久》，碰面後發現導演個性輕鬆幽默，很適合青春愛情電影的調性。」
賴孟傑形容：「愛情是細緻的冰淇淋，擁有它的時候，以為只要小心翼翼捧在手上就不會不見，當融化逝去還是會陷入滿手濕黏的窘境，最好當下該追就追、該品嚐時品嚐，享受冰淇淋帶給你一小段時間的美好，這部電影也是一樣。」對李沐、曹佑寧、婁峻碩三位主演的期待，賴孟傑表示：「他們需要放下一切，好好談一場戀愛，每天仔細品嚐享受冰淇淋，是我給他們最重要的功課。」
