Claude Chabrol choisit Isabelle Huppert pour interpréter Violette Nozière et Jean Carmet pour jouer le rôle du père, Baptiste Nozière, empoisonné par sa fille. Les deux acteurs ont joué ensemble trois ans auparavant, dans Dupont Lajoie d'Yves Boisset, dans lequel Carmet viole le personnage campé par Huppert. Ainsi, dans l'inconscient collectif, Claude Chabrol évoque l'inceste qu'aurait subi Violette par son père et qui est son argument principal pour justifier son parricide bien que le réalisateur ne soit pas totalement convaincu par cette version des faits.