对于50年代有着深刻记忆的安战军导演来说，拍摄此片的最大兴奋点就是：“在一块银幕上如何巧妙地用镜头和画面展现出网络时代与激情燃烧的岁月两种迥然不同的爱情和奉献”。为此，安导在演员上排出了老戏骨加小鲜肉、演技飙颜值的演出阵容。
老一代戏份，由表演艺术家李保田领衔。在电影《北京时间》中，他扮演老劳模时长工，举手投足间把一位深藏自己个人情感，为祖国建筑事业立下汗马功劳的老建筑工作者形象刻画得形神兼备，著名实力派演员娜仁花也将出演剧中重要角色。
《北京时间》中，当红女星陈乔恩、周秀娜分饰片中两位年轻女性角色——50年代的技术员薛亚兰和九零后女生。陈乔恩曾因主演打破收视记录的台湾偶像剧《命中注定我爱你》红透半边天，香港女星周秀娜自出道以来因出众的外形深受年轻观众喜爱，此次两位女演员在片中的清纯形象令人期待。
片中时长工的青年形象则由新锐演员马元出演，他在电影《让子弹飞》中扮演的牧师虽是惊鸿一瞥，却让人过目不忘。而出演“海归”设计师的演员孙艺洲，因《爱情公寓》中饰演花花公子吕子乔在演艺界脱颖而出。本着诚意制作的态度,电影《北京时间》片方表示影片将以平实温情的风格传递出无私奉献、执着忠诚的时代精神，相信会成为当下电影市场最为感人的“温情主旋律”作品。
