La Solitude des nombres premiers est adapté d'un livre du même nom, premier roman du jeune écrivain italien Paolo Giordano. Il a reçu pour celui-ci le prestigieux Prix Strega (sorte de Prix Goncourt italien) en 2008, devenant ainsi à 26 ans le plus jeune lauréat de la récompense.
S'il devait définir La Solitude des nombres premiers, Saverio Costanzo parlerait de "film d’horreur centré sur les sentiments, la famille et sur l’émancipation impossible du couple ".
Saverio Costanzo a commencé sa carrière de réalisateur par des docu-fictions dont Sala rossa, qui acquiert une certaine notoriété grâce à sa Mention Spéciale de la critique au Festival International du Film de Turin. Il a ainsi pu obtenir les financements nécessaires au tournage de son premier film de fiction Private, qui va quant à lui obtenir le Léopard d'Or du Festival International du Film de Locarno en 2004. Le réalisateur poursuit sur sa lancée en tournant In Memoria Di Me, présenté en 2007 à la Berlinale avant de se lancer dans son projet suivant, La Solitude des nombres premiers, sélectionné à la 67e Mostra de Venise, en 2007.
Saverio Costanzo nous donne sa définition de ce qu'est pour lui un véritable acteur: "Selon moi, un acteur se doit de « risquer sa vie ». L’interprète que j’admire et que je respecte le plus est celui qui s’investit totalement et qui va mettre en danger son équilibre physique et psychologique."
C'est Alba Rohrwacher, déjà vue dans Mon frère est fils unique ou dans Caos Calmo, qui joue Alice adulte. Le réalisateur Saverio Costanzo nous en parle: "Alba Rohrwacher n’est pas une actrice mais une artiste. (...) Alba brûle d’une immense flamme artistique. C’est une « grande » qui insuffle du courage à tous ceux qui l’entourent : je suis sûr que sans elle le film n’existerait pas ou du moins pas sous cette forme. Alba a pleinement conscience de son corps et il suffit qu’elle parvienne à créer un rapport pur avec ce qu’elle est en train de faire pour vous surprendre."
Luca Marinelli est un comédien de théâtre. Son rôle de Mattia adulte dans La solitude des nombres premiers est son premier au cinéma. "Luca possède un immense mais très subtil sens de l’ironie dont j’avais besoin pour le personnage. Je ne connais pas les mathématiques. (...) nous avons privilégié sa culpabilité et l’avons imaginé en héros dostoïevskien. On était plus intéressé par la faute qu’il avait commise et comment celle-ci allait influer sur le déroulement de l’histoire. L’humour de Luca nous a permis d’alléger le côté tragique du personnage. Luca Marinelli a une présence scénique incroyable et un visage qu’on ne se lasse pas de regarder. Il s’est vaillamment jeté dans sa métamorphose, « en risquant sa vie » justement, comme tout homme qui a cette responsabilité en tant qu’acteur."
Isabella Rossellini, fille de Roberto Rossellini, ex-femme de David Lynch (pour qui elle a joué dans Blue Velvet et dans Sailor et Lula) joue le rôle d'Adèle, la mère de Mattia dans ce film. Saverio Costanzo en parle "J’ai pensé à elle après avoir vu Two Lovers de James Gray. Je l’ai trouvée incroyable parce que, malgré ce petit rôle, elle arrivait à toucher à des cordes très différentes. Isabella a dans les yeux cette « folie » qui n’appartient qu’à ceux qui sont prêts à tout et qui peuvent vous surprendre à tout moment. (...) Elle a su travailler sur trois époques et les différencier chacune par de petites nuances. J’ai été frappé par sa générosité. Quand elle est partie, sa présence m’a manqué comme elle a manqué à toute l’équipe."
Filippo Timi, qui joue le clown étrange dans la fête où se rend Mattia enfant, est aussi celui qui a joué l'inquiétant Mussolini dans Vincere de Marco Bellocchio.
L'auteur du livre, Paolo Giordano a travaillé avec Saverio Costanzo sur l'écriture du scénario: "Il a participé à la destruction et à la re-création de son livre et de son histoire avec la distance de celui qui sait qu’elle ne lui appartient pas. Nous avons commencé en respectant le processus narratif du roman. (...) Puis, dans un second temps, nous avons éprouvé le besoin d’aller plus loin : détruire et recréer une autre histoire pour amener le spectateur à se perdre, à ressentir le dépaysement nécessaire au cinéma".
Saverio Costanzo a beaucoup insisté sur le travail des corps dans le film car pour lui "le fil conducteur, c’est l’histoire des corps d’Alice et de Mattia, de leur métamorphose pendant vingt ans". Ainsi, il a exigé un effort particulier des comédiens: "J’ai d’abord demandé à Luca Marinelli et à Alba Rohrwacher, mais aussi aux autres interprètes, de faire un travail spécifique sur le corps pour deux raisons. La première est d’ordre politico-philosophique : le corps est aujourd’hui, je crois, un élément politique important, et sa « destruction » est une révolution que l’on est capable d’accomplir à l’intérieur de soi, un moyen personnel de s’opposer. La seconde est purement concrète car restituer de façon crédible le passage du temps à l’écran demandait un changement corporel."
Pour signifier le changement d'époque, Saverio Costanzo a accordé une attention particulière à la musique du film, la nourrissant de références cinématographiques: "Les années 1980 sont marquées par le son d’un synthétiseur analogique, les morceaux des films d’horreur de Carpenter et De Palma ; pour les années 1990, nous avons utilisé les premiers morceaux techno des années 1989/1990 ainsi qu’un morceau d’Ennio Morricone tiré du film L' Oiseau au plumage de cristal de Dario Argento afin d’accompagner l’état émotif, froid et détaché de l’adolescence. (...) en 2001 (...) Nous avons opté pour des « petites valses » et quelques morceaux pop romantiques très reconnaissables et explicites pour raconter, justement, une histoire d’amour. Pour la dernière partie du film, la musique c’est le silence. Il ne reste que deux corps nus et le silence", explique-t-il.