La réalisatrice Anne Fontaine explique pourquoi elle s'est lancé dans l'écriture de La Fille de Monaco : "Je suis partie de la définition d'un personnage qui a l'illusion, comme beaucoup de gens, de contrôler sa vie. C'est un avocat qui n'a comme arme de défense – et d'attaque – que les mots. Ce qui m'intéressait, c'était donc d'élaborer un personnage dont l'érotisme passe par le langage. Mais ce personnage est aussi né de ma rencontre avec Fabrice Luchini. (...) Il m'a toujours intéressée par sa singularité, sa fantaisie, et sa grande vulnérabilité. Du coup, mon regard sur lui a nourri la construction du personnage. (...) Je voulais examiner ce qui se passait derrière cette devanture sophistiquée sous laquelle se dissimule un homme qui, au moment de s'abandonner, résiste. Et pourtant, on pourrait penser qu'à son âge, il n'a rien à perdre : pourquoi ne pas se laisser aller au plaisir ? Ce questionnement m'intéressait."
L'acteur Roschdy Zem, qui incarne un garde du corps dans La Fille de Monaco, a suivi une préparation intensive pour le rôle. Il a ainsi collaboré avec l'un des gardes du corps de l'Elysée, qui l'a conseillé pour rendre le personnage le plus vraisemblable possible. Par ailleurs, l'acteur explique que la préparation pour un autre film l'a beaucoup aidé : "Avant La Fille de Monaco, j'avais passé plusieurs semaines avec les hommes du RAID pour les besoins d'un film : j'ai retrouvé dans le personnage de Christophe l'esprit de ces gars-là – autrement dit, cette déformation professionnelle qui marque leurs expressions et leur discours."
La Fille de Monaco marque la première expérience cinématographique de Louise Bourgoin, connue pour avoir dynamité la Météo du Grand Journal entre 2006 et 2008. La jeune femme raconte que c'est grâce à Fabrice Luchini qu'elle a pu obtenir le rôle : "Après m'avoir remarquée sur Canal Plus où je présente la météo, Fabrice Luchini a suggéré mon nom à Anne Fontaine. Au départ, elle a un peu hésité à me confier le rôle parce que je n'avais aucune formation, ni aucune expérience de comédienne. Je lui ai répondu que je savais très bien mentir ! Elle a ensuite eu peur que le personnage soit trop outrancier pour moi. Du coup, je lui ai montré des extraits d'une émission pour les 11-17 ans que j'animais il y a quelques années sur la chaîne du câble Filles TV : j'étais habillée en rose bonbon dans un décor zébré et léopard où je passais mon temps à interpeller les téléspectatrices sur un ton très accrocheur. Elle m'a alors dit que j'étais capable d'interpréter le rôle..."
Le fait que le personnage joué par Louise Bourgoin dans La Fille de Monaco soit une présentatrice météo, le même poste occupé par la jeune femme deux ans durant sur Canal Plus, n'est qu'une coïncidence. Louise Bourgoin raconte : "C'est un pur hasard ! Anne Fontaine voulait que le personnage de Fabrice Luchini tombe amoureux d'une fille qui fait un boulot considéré comme pathétique. Je craignais pas mal qu'en interprétant une Miss Météo, le public ne perçoive en moi que mon image télévisuelle, et non pas le personnage d'Audrey. Mais j'ai compris qu'il y avait tout un jeu sur le rapport au temps et au climat et que la fonction d'Audrey trouvait finalement sa cohérence."
Louise Bourgoin, le rôle-titre de La Femme de Monaco, a séduit toute l'équipe pour sa première expérience sur grand écran. La réalisatrice Anne Fontaine explique ainsi qu'elle voulait une actrice au "côté femme fatale tout en étant très "nature" et en assumant une certaine candeur. (...) Quand j'ai vu Louise Bourgoin la première fois, j'ai eu la même sensation qu'avec Stanislas Merhar à l'époque de Nettoyage à sec : elle n'était pas apprêtée et elle ne cherchait pas à "composer" un personnage. J'ai su instinctivement qu'elle provoquerait l'effet que je recherchais sur le personnage de Fabrice Luchini." Un Fabrice Luchini qui ne tarit d'ailleurs pas d'éloges sur la Miss Météo de Canal Plus. "Elle a une nature exceptionnelle", s'enflamme-t-il. "C'est une jeune fille bénie des dieux qui produisait sur le plateau de l'amour : le seul fait de la voir tous les jours était une promesse de joie. Alors qu'elle a tout à apprendre, on a presque le sentiment qu'elle sait déjà tout. Quand on joue avec elle, on est happé par son univers."
Pour La Fille de Monaco, Anne Fontaine a demandé à Louise Bourgoin de s'inspirer de Brigitte Bardot. La jeune actrice raconte : "Si je n'ai pas cherché à l'imiter, Anne Fontaine a souhaité que je sois bronzée et décolorée comme elle : Anne a même montré des livres de Bardot à la coiffeuse pour qu'elle s'en inspire. Anne m'a également demandé de danser comme Bardot dans Et Dieu créa la femme." Louise Bourgoin en profite pour dresser avec modestie le bilan de cette première expérience cinématographique. "En général, pour mon travail sur Canal Plus, je contrôle tout : j'écris mes textes, je discute avec le réalisateur du moindre plan sur moi, je choisis les musiques et je participe au montage", explique-t-elle. "Du coup, cela a été un peu difficile de m'abandonner complètement et d'être l'instrument de quelqu'un d'autre pour faire passer un message qui n'est pas le mien. Par ailleurs, j'ai trouvé qu'il était parfois difficile d'être naturelle quand on doit prendre en compte tous les paramètres techniques inhérents à un plateau de cinéma... (...). En réalité, j'ai pris conscience à quel point rien n'est naturel sur un tournage !"
La Fille de Monaco marque les retrouvailles professionnelles, plus de vingt ans après, de la réalisatrice Anne Fontaine et du comédien Fabrice Luchini. La première avait en effet dirigé le second sur scène, dans la pièce Voyage au bout de la nuit, en 1985 et 1986.