影片中，饰演女一号春苗的是曾出演《大红灯笼高高挂》《穆桂英挂帅》等剧的阎妮；饰演男一号的是王璐，代表作有《香格里拉》《花木兰》等；饰演母亲的是先后获得金鸡影后和华表影后桂冠的著名演员娜仁花，代表作有《晨曲》《无声的雨丝》《湘女萧萧》等；饰演父亲的是曾经在《民主之澜》《重案六组4》《玉观音》等剧中担任重要角色的贺云庆。此外，还有两个客串角色将给观众带来极大的惊喜。其中之一是曾在1983版《西游记》中演“如来佛祖”，在电影《西游·降魔篇》中演“师父”的著名演员程思寒，他在剧中将友情客串饰演医院科室主任；另一位是获得第八届北京青少年公益电影节“青少年最喜爱的女演员奖”的年轻女演员高艺嘉。

此次，电影《最美的乡村医生》的所有外景都选择在福建省德化县拍摄。德化县是个千年古县，位于福建省中部、泉州市北部，后唐长兴四年(933年)建县，取名“德化”，有“以德化民”之意。德化也是千年瓷都，陶瓷制作始于新石器时代，兴于唐、宋，盛于明、清，是我国陶瓷文化发祥地和中国三大古瓷都之一。德化陶瓷以“白”见长，被称为“世界白瓷之母”，素有“世界白瓷看中国，中国白瓷看德化”之称；瓷雕技艺独树一帜、享誉天下，早在宋元时期，德化陶瓷就漂洋过海，成为“海上丝绸之路”的重要出口商品，轰动世界瓷坛，被誉为“中国白的故乡、瓷艺术的摇篮”。现有陶瓷企业1400多家，近10万从业人员，年产值上百亿元，是中国最大的陶瓷工艺品生产和出口基地。近年来，德化先后获得“中国瓷都德化”、“中国陶瓷之乡”、“中国民间（陶瓷）艺术之乡”、“中国陶瓷文化历史名城”、“中国大学生最喜欢的旅游目的地”、“中国最佳生态旅游县”、“中国文化旅游大县”、“福建省最适宜人居住地”、“福建省优秀旅游县”、“福建最佳旅游目的地”等众多荣誉称号。