Afin de trouver les interprètes principaux de son film, Laurent Bouhnik n'a pas privilégié des acteurs professionnels mais a, au contraire, diffusé une petite annonce ouverte à tous, sur internet. Dans cette annonce, le cinéaste se montrait très clair aussi bien dans ce qu'il cherchait que dans la définition de son projet : "Pour ce film sur le plaisir et le désir, nous recherchons acteurs/actrices de 20 à 40 ans professionnels ou amateurs qui acceptent de tourner des scènes avec des actes sexuels non simulés. Nous voulons offrir à tous la possibilité de postuler pour les rôles principaux. Amateurs, professionnels venant du théâtre, du cinéma, de la mode, de quelque genre que ce soit ou illustres inconnus qui croient en leur talent. Mais nous ne cherchons ni des gymnastes, ni des obsédés sexuels, et ce n'est pas une star académie du porno. Ce projet est un vrai film de cinéma et la force du cinéma passe par l'interprétation. Nous cherchons donc pour interpréter les personnages de notre histoire, de vrais comédiens capables de jouer des sentiments, de faire rire, pleurer, d'exciter, capables de faire passer des émotions auprès de spectateurs".
Afin de plonger le spectateur dans l'univers du film et de la création cinématographique, une vidéo sur le site officiel du film permettait de suivre en temps réel et pratiquement en continu le tournage. Les acteurs, le réalisateur et les membres de l'équipe technique s'y confiaient, partageant leur ressenti et décrivant l'évolution du long-métrage. Chaque semaine, le producteur Pascal Judelewicz postait une interview-bilan.
Si pratiquement tous les acteurs du film avaient déjà fait leurs armes dans des longs ou courts métrages, Q marque la "première fois" d'Hélène Zimmer.
A l'origine, Deborah Revy avait auditionné pour le rôle d'Alice. Or, la lecture du script l'a fait se sentir bien plus proche de Cécile, un sentiment qu'elle a réussi à transmettre au réalisateur puisqu'il l'a finalement engagée pour ce rôle.
Deborah Révy avait déjà eu l'occasion d'évoquer des thématiques érotiques devant l'objectif d'une caméra. La jeune actrice est en effet apparue dans la série Xanadu, qui traite du milieu de la pornographie, ou encore dans le film My Little Princess d'Eva Ionesco, qui décrit les abus d'une mère sur sa petite fille.
Afin de comprendre la direction dans laquelle voulait aller Laurent Bouhnik, Deborah Révy chercha à voir d'autres films "d’auteur avec des scènes de sexe non simulées". Ses deux sources d'inspiration furent Romance de Catherine Breillat et Intimité de Patrice Chéreau. "Le point commun entre tous ces films est que ce n’est évidemment pas du cul !", explique l'actrice. Sa partenaire Hélène Zimmer cite les deux mêmes supports pour son interprétation d'Alice.