Noah Baumbach avait d'abord pensé intituler son film Nicole at the beach, une référence à Pauline à la plage. Les personnages principaux du film s'appellent toujours Pauline et Marion, comme Amanda Langlet et Arielle Dombasle dans le film d'Eric Rohmer (à qui on doit aussi Le Beau mariage...). Amateur de cinéma français, le cinéaste avait déclaré, à la sortie des Berkman se séparent qu'il avait eu l'idée de raconter l'histoire du point de vue des enfants après avoir vu Le Souffle au Coeur de Louis Malle.
Noah Baumbach a confié le rôle de Pauline a son épouse Jennifer Jason Leigh.
Pendant le tournage du film, Nicole Kidman, Jennifer Jason Leigh et Jack Black ont vécu dans la même maison, afin que leurs liens au quotidien se rapprochent de ceux de leurs personnages à l'écran.
Margot va au mariage est produit par Scott Rudin, le producteur entre autres des films de Wes Anderson, dont La Vie aquatique, un long métrage co-écrit par Noah Baumbach.