Le film Augustine est tiré d'une histoire vraie : en 1873, la jeune fille entre à l'hôpital de la Salpêtrière et devient l'une des patientes les plus célèbres du professeur Charcot et de l'établissement. Elle s'évadera de l'hôpital en 1885.
Dans le film, Alice Winocour a fait le choix de s'éloigner d'un point de vue trop naturaliste sur le thème de la folie pour privilégier un aspect plus fantastique : "L’hystérie, en soi, est tout sauf naturelle. Le corps se met à faire des choses qu’il ne peut pas faire normalement", explique-t-elle. Comme références, elle cite les films de David Cronenberg et de David Lynch.
Au début du projet, Alice Winocour pensait confier le rôle d'Augustine à une inconnue, et ne désirait donc pas rencontrer Soko. Mais c'était sans compter sur la force de persuasion de la jeune chanteuse, qui désirait vraiment interpréter ce personnage : "(...) j’ai harcelé Grégory [son agent] qui les a harcelées à son tour (...) ça a duré huit longs mois (...) jusqu’à ce qu’elles [la réalisatrice et la productrice] acceptent que je vienne, mais c’était vraiment un genre de faveur qu’elles me faisaient, sans doute pour se débarrasser de notre insistance", explique Soko.
La réalisatrice a fait appel à de vraies malades pour faire de la figuration. Cette collaboration a apporté encore plus d'authenticité au film : "Les témoignages face caméra sont de vraies histoires, racontées en costumes d’époque, par celles qui les vivent aujourd’hui", raconte Alice Winocour.
Pour faire croire à de vraies crises d'hystérie, le corps de Soko a été mis à rude épreuve : "Au tournage, ses membres sont tirés par des cordes, qui la malmènent en tous sens, elle ne peut rien contrôler. Son corps est devenu un monstre qui prend le dessus", explique la réalisatrice.
Alice Winocour n'a pas eu à adapter le décor de l'hôpital de la Salpêtrière pour le rendre plus cinématographique : "Ce n’était pas vraiment un lieu de soins, mais plutôt un théâtre d’expériences, un monde mystérieux, sulfureux, clos, violent, donc fait pour le cinéma", explique la réalisatrice.
A l'origine, le rôle du professeur Charcot devait être tenu par Benoît Poelvoorde.
Alice Winocour revient au Festival de Cannes avec Augustine après y avoir présenté son premier court métrage, Kitchen (2004), en compétition officielle.
Avec son premier long métrage Augustine, la réalisatrice Alice Winocour a représenté la France dans les projets sélectionnés à l'Atelier de la Cinéfondation.