รายชื่อนักแสดงนำของ 'โปรดิวเซอร์หน้าใส หัวใจกุ๊กกิ๊ก' อ่านแล้วจะคุ้นตาแน่นอน: Kim Soo-hyun, Cha Tae-hyun, Gong Hyo-jin และ IU (Lee Ji-eun) — ทั้งหมดรับบทเป็นตัวละครหลักที่ขับเคลื่อนไหวเรื่องราวในโลกเบื้องหลังรายการวาไรตี้
Kim Soo-hyun รับบทเป็นบาอึค ซึงชาน (Baek Seung-chan) ที่เป็น PD รุ่นใหม่ ใบหน้าใสและความขี้อายของเขาช่วยสร้างมิติของความน่ารักแบบไม่ตั้งใจ Cha Tae-hyun เล่นเป็นรา จุนโม (Ra Joon-mo) PD ที่มีประสบการณ์มากกว่า คลาสสิกและแก๊กตลกจากนิสัยแบบคนทำงานรุ่นเก่าให้ความสมดุลกับความสดของซึงชาน ส่วน Gong Hyo-jin รับบทเป็นทัค เยจิน (Tak Ye-jin) PD หญิงเก๋า ที่มีความมั่นใจและคมในวิธีการทำงาน ขณะที่ IU ในชื่อจริง Lee Ji-eun ปรากฏตัวในบทไอดอลชื่อ 'Cindy' ที่ทั้งโดดเด่นและมีเสน่ห์เฉพาะตัว
การเลือกนักแสดงชุดนี้ทำให้ฉากเบื้องหลังรายการวาไรตี้ไม่รู้สึกแห้งหรือเป็นแค่การจำลองงานทีวี แต่กลับกลายเป็นพื้นที่แสดงบทบาทซ้อนบทบาทได้อย่างน่าสนุก Kim Soo-hyun มีมุมตลกปนเศร้าจากการเล่นเป็นคนใหม่ในวงการ ขณะที่ Cha Tae-hyun ปล่อยพลังคอเมดี้แบบราบเรียบที่ทำให้สถานการณ์ที่ซับซ้อนน่าเข้าถึง Gong Hyo-jin เติมความเท่และเหตุผลให้กับการตัดสินใจของทีมงาน ส่วน IU นำความป็อปและพลังสตาร์มาสร้างคอนทราสต์ ฉากที่พวกเขาต้องทำรายการสดหรือรับมือกับเรื่องดราม่ารอบตัวนักร้อง เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนว่าทีมงานนักแสดงขับเคลื่อนเรื่องราวได้ดีแค่ไหน