晴梦高中作为一部备受关注的校园题材影视作品，其演员阵容汇集了众多新生代演员与实力派艺人。剧中主要角色由张若昀饰演热血班主任陈老师，他以细腻的演技刻画了教师对学生的关怀与引导；女主角林晓梦由周雨彤出演，她将高中生面对学业与梦想的挣扎演绎得淋漓尽致；而男主角陆晴则由宋威龙担纲，其阳光形象与角色设定高度契合。
此外，配角阵容同样亮眼：老戏骨刘琳饰演的校长展现了教育者的威严与温情，新生代演员李庚希、郭俊辰分别饰演班级中的学霸与调皮学生，为剧情增添了丰富的层次感。值得一提的是，该剧还邀请了歌手王源特别出演音乐社团成员，其自然表演为剧集注入了青春活力。
整个演员团队通过长达三个月的剧本围读和实地校园体验，精准捕捉了高中生的精神面貌。导演组在选角时特别注重演员与角色的年龄贴合度，多数主演实际年龄与高中生相仿，使得情感表达更具真实感。这种精心搭配的演员组合，最终成就了《晴梦高中》温暖治愈的剧集质感，也让观众在观剧过程中重温青春记忆。