Pour le duo de réalisateurs-scénaristes, "Détrompez-vous est un film amoral, comme la vie ! Un film avec des héros imparfaits, comme nous ! Des gens sincères et de mauvaise foi, tendres et mesquins, sublimes et minables, bouleversants et hilarants. Un film qui, on l'espère, fait du bien parce qu'on se sent moins seul."
Pour composer ces couples, les réalisateurs-scénaristes se sont inspirés d'amis proches. Jeanne Le Guillou confie : "En tant que scénaristes, on capte, on pique, on glane autour de nous des tas d'anecdotes dont on se sert sans même s'en rendre compte le jour où l'on se met à écrire. Parfois des copines me disent : merci de m'avoir rendu hommage ! Et la plupart du temps, je ne sais même pas que je l'ai fait !"
Les réalisateurs-scénaristes expliquent comment il ont travaillé le scénario :
Bruno Dega : "Le film n'est qu'une suite de rebondissements, de quiproquos, de jeux sur le mensonge. Ce qui m'intéresse dans la comédie, c'est quand on rit de choses qui pourraient nous faire pleurer."
Jeanne Le Guillou : "On s'est amusé à pousser au maximum l'absurde et l'ironie des situations."
Bruno Dega et Jeanne Le Guillou expliquent le fonctionnement de leur collaboration à l'écriture et à la réalisation :
Jeanne Le Guillou : "Le fait d'avoir déjà travaillé ensemble pour la télévision [la série Fête de famille] simplifie beaucoup nos rapports. On a appris à rebondir, à réagir, à critiquer ou à enrichir ce que fait l'autre. On gagne énormément de temps."
Bruno Dega : "On met son égo dans la poche. Quand on tient à une idée, on argumente parce qu'elle nous tient à coeur la plupart du temps, mais si l'autre la remet en cause, on l'écoute pour en tirer profit. La fusion est totale, à tel point que je serais incapable de dire qui a eu l'idée de telle réplique ou de telle scène."
Jeanne Le Guillou raconte le plaisir qu'elle a eu à travailler avec ces comédiens :"François, Mathilde, Roschdy et Alice se sont tellement appropriés leur personnage, et de façon si évidente, que je ne vois pas qui auraient pu jouer ces rôles à part eux. La tendresse et l'innocence dans le regard de François Cluzet me bouleversent. Cette part d'enfance fait que le personnage de Lionel n'est jamais ridicule, mais constamment touchant et drôle. Mathilde Seigner a un peu de Lisa en elle. Elle est en train de découvrir elle aussi cette part extrêmement féminine qu'elle n'a pas eu l'occasion de développer jusqu'à présent. Elle est magnifique dans le film, belle, séduisante, sensuelle. Roschdy Zem est notre Lino Ventura. Viril, ombrageux, et en même temps, dès qu'il sourit, il s'éclaire. Alice Taglioni a souvent joué des jeunes femmes fortes, affirmées. On a voulu au contraire mettre en avant son côté tendre, doux, naïf, enfantin et drôle."
Mathilde Seigner explique ce qui l'a motivée dans l'idée de participer à ce film : "Le scénario et les acteurs. J'ai envie de tourner avec des gens que j'aime. Mes choix viennent du coeur, intuitivement. J'ai eu un coup de coeur pour le scénario et puis je connaissais bien Jeanne Le Guillou et Bruno Dega. Je trouvais le sujet original et très amusant. Je suis spectatrice avant d'être actrice. Peu importe l'importance de mon rôle, je me demande avant tout : "Est-ce que j'aimerais aller voir le film ?".
"Je suis pour un couple "égoïste et altruiste", confie François Cluzet. Il ne faut pas se perdre de vue dans un couple. Il faut vivre pour soi, et faire en sorte que l'autre aussi. Le film montre qu'aimer, c'est accepter que le bonheur de l'autre puisse changer de cap du jour au lendemain. Dans toutes les ruptures, on perd quelque chose, mais on gagne aussi sa liberté et le fait de se retrouver face à soi-même. On se dit : "J'ai passé des années avec cette femme, j'ai cru qu'on allait aller loin, finalement elle en trouve un autre. Est-ce que je ne me suis pas oublié pendant tout ce temps ?". L'amour, ce serait vivre pour soi, faire en sorte que l'association porte ses fruits, faire des enfants, mais aussi, simplement, parvenir à l'épanouissement de l'un et de l'autre. Je crois beaucoup à la complicité et à l'amitié en amour."
Le tournage a débuté le 2 octobre 2006 à Lyon. Après sept semaines passées dans la Capitale des Gaules, les deux réalisateurs ont planté leur caméra en Corse, et ce pendant deux semaines.