《天上的恋人》的3位主人公蔡玉珍、朱宁、王家宽分别由著名青年演员周迅、陶虹、刘烨扮演，扮演男主人公王家宽的刘烨因《那山、那人、那狗》、《蓝宇》等影片中的出色表演而被蒋钦民导演慧眼识中。