Câu chuyện trải dài từ quá khứ đến hiện tại của Tình khúc Bạch Dương đòi hỏi cần có những diễn viên phù hợp cho từng giai đoạn và có thể nói, cả 2 ê-kíp diễn viên (giai đoạn quá khứ và hiện tại) đều là những tên tuổi đã gây được nhiều dấu ấn trong lòng khán giả cả nước.
Ở giai đoạn quá khứ, Bình An, Huỳnh Anh, Minh Trang, Hồng Loan đã hóa thân rất đạt thành những du học sinh Việt Nam tại Liên Xô trong thập niên 80. Tong khi Kiều Anh, Quang Tuấn, Hải Anh, Khuất Quỳnh Hoa gây được nhiều ấn tượng với hình ảnh người lao động Việt Nam xa xứ. NSƯT Công Lý trong vai diễn người chồng có vợ đi Liên Xô làm đội trưởng công nhân may hứa hẹn lấy không ít nước mắt của người xem.
Ở giai đoạn hiện tại, dàn diễn viên tài năng và có ngoại hình đẹp lại mang đến cho khán giả cảm giác vừa quen vừa lạ rất thú vị. Đầu tiên là sự kết hợp trở lại hiếm hoi của hai diễn viên Thanh Mai và Chi Bảo. Lần gần đây nhất cả hai đóng cùng nhau cũng đã cách đây tới 8 năm.
Vốn đều là những diễn viên khá "kén" kịch bản, Thanh Mai và Chi Bảo cho biết bị "cuốn hút" bởi nhân vật và câu chuyện phim Tình khúc Bạch Dương đến nỗi quyết tâm gác lại hết các công việc kinh doanh để tham gia dự án phim trong thời gian dài.
Lê Vũ Long và Hoa Thúy cũng là những gương mặt quen thuộc nhưng không xuất hiện quá nhiều trên phim ảnh. Hoa Thúy mới trở lại đóng phim gần đây với Chiều ngang qua phố cũ còn bộ phim gần nhất của Lê Vũ Long là Hai phía chân trời cách đây 4 năm.
Nếu câu chuyện quá khứ mang lại một ký ức đẹp về tuổi trẻ, tình yêu thì câu chuyện của 30 năm sau trong Tình khúc Bạch Dương lại khiến người xem xúc động về số phận của những người Việt Nam đã từng sống và học tập tại nước Nga.
Không đào sâu những nỗi đau bi luỵ, câu chuyện của Tình khúc Bạch Dương thời hiện tại sẽ khiến khán giả cảm động bởi những ứng xử, cách đối mặt với tình yêu, tình bạn, sự lựa chọn giữa tha thứ và hy sinh, giữa hạnh phúc gia đình và tình cảm cá nhân.