电影《我和我的家乡》的演员表如下：
主要演员及角色葛优饰演张北京，作为《北京好人》单元的核心人物，其角色延续了葛优标志性的幽默风格，通过一场医保引发的闹剧展现普通人的温情与智慧。黄渤饰演黄大宝，在《天上掉下个UFO》单元中扮演贵州乡村的科技爱好者，以夸张的发明和方言表演凸显角色特质，推动剧情发展。范伟饰演老范，在《最后一课》单元中塑造了一位患阿尔茨海默病的乡村教师，通过时空交错的叙事展现教育对人生的深远影响。邓超饰演乔树林，在《回乡之路》单元中扮演看似油滑的治沙英雄，通过反转剧情揭示其默默奉献的另一面。沈腾饰演马亮，在《神笔马亮》单元中饰演放弃留学机会投身乡村建设的画家，以喜剧形式传递乡村振兴主题。
其他重要角色张占义饰演表舅，与葛优搭档演绎医保故事中的关键人物；王宝强饰演老唐、徐峥饰演小范，共同构成《天上掉下个UFO》的喜剧组合；闫妮饰演闫飞燕、马丽饰演秋霞，分别在《回乡之路》和《神笔马亮》中担任重要女性角色；刘敏涛饰演玲子、刘昊然饰演小秦，参与《最后一课》的时空叙事；卢靖姗饰演EMMA MEIER、王子文饰演杰西卡，在《北京好人》中以国际化角色增添戏剧冲突。
配角与群像魏翔饰演魏村长、章宇饰演警察、王砚辉饰演王守正等配角，通过精准的表演丰富故事细节；张译饰演姜前方、王源饰演小韩老师、张一鸣饰演长毛等角色，在各自单元中承担功能性任务；杨新鸣饰演宁大夫、王迅饰演王出奇、于和伟饰演姜伟岸等演员，以特色化表演增强影片的喜剧效果与生活质感。
该片通过五个独立单元串联起中国东西南北中的地域特色，演员阵容涵盖老中青三代实力派，以群像式表演共同诠释“家乡”主题。
