Selon Hugo Gélin, les comédies romantiques françaises parviennent rarement à maintenir l'équilibre entre romance et comédie. Il espère avec Mon inconnue y être arrivé : "On souhaitait de la vraie comédie avec des situations et des dialogues drôles et modernes mais aussi du vrai romantisme sans cynisme ou vulgarité inutiles et qui ne sont finalement à mon avis qu’une mode éphémère. [...] Je voulais que le film touche autant les jeunes qui rêvent de tomber amoureux que les personnes plus âgées qui se souviennent de leur premier amour".
François Civil a obtenu le Prix d'interprétation masculine au Festival de l'Alpe d'Huez 2019 pour Mon inconnue.
Hugo Gélin avait pour ambition de faire une comédie romantique à l'anglo-saxonne mais sans renier pour autant son identité française. Il s'est inspiré de films comme Eternal Sunshine of the Spotless Mind, Il était temps, Her et La Vie est belle. Le nom du personnage de François Civil, Raphaël Ramisse, est d'ailleurs un clin d'oeil à Harold Ramis, réalisateur d'Un jour sans fin. "Ces films ont pour dénominateur commun de nous raconter des histoires dont la part fantastique est très réaliste. Ainsi, parler des choses les plus simples et les plus humaines qui soient prend une ampleur et une dimension particulièrement cinématographique. Le challenge était donc de faire adhérer le spectateur à cette part surnaturelle, de le surprendre et de l’entraîner plus loin…" explique Gélin.
Depuis quelques années déjà, Hugo Gélin avait l'idée d'écrire sur l'impact que peut avoir une rencontre (amicale, amoureuse ou professionnelle) sur nos vies. Sous l'impulsion de sa productrice Laetitia Galitzine, il s'était attelé à un premier traitement de l'histoire avec David Foenkinos mais cet essai ne s'inscrivait pas assez dans la réalité. Après son premier long, Comme des frères, le réalisateur nourrissait toujours l'envie de développer ce projet et s'est remis à l'écriture avec Benjamin Parent, retravaillant certaines idées initiales. Igor Gotesman, qui avait rencontré le metteur en scène sur la série Casting(s), s'est joint à l'aventure pour élaborer le scénario et les dialogues. Hugo Gélin avait une idée précise de la direction qu'il souhaitait donner à Une inconnue : "On a bossé de très nombreuses versions du scénario car on voulait un scénario aux dialogues ultra précis, aux situations de comédies fortes mais aussi aux sentiments assumés, sans jamais être niais".
À l'instar des précédents films d'Hugo Gélin, l'intrigue de Mon inconnue tourne autour d'un personnage féminin. Il y est aussi question d'un voyage : à travers le temps ici, tandis qu'il s'agit d'un périple à travers la France dans Comme des frères et à Londres pour Demain tout commence. Enfin, l'amitié est le pilier des 3 longs métrages, comme l'explique le réalisateur : "la question de l’amitié et de la rivalité est posée dans Comme des frères, dans Demain tout commence, l’équilibre du personnage interprété par Omar Sy repose sur l’amitié avec son meilleur ami, et dans Mon inconnue, on retrouve le code du sidekick des comédies romantiques".
Hugo Gélin a décidé d'intégrer un univers de science-fiction à l'intérieur de son film tout d'abord pour s'amuser avec l'attente du spectateur mais aussi parce qu'il s'agit du monde dans lequel évolue le personnage principal : "S’il existait, Raphaël Ramisse serait le nouvel auteur rassemblant les jeunes lecteurs du monde entier, comme ceux qui ont écrit Harry Potter, Les Animaux Fantastiques, Twilight ou les Marvel et DC Comics" commente le réalisateur. Loin d'être un artifice, cet élément permet aussi de connecter les personnages à l'histoire : "Il est toujours plus acceptable pour un auteur de science-fiction de croire à un événement fantastique dans sa propre vie…"
Hugo Gélin a particulièrement soigné le visuel de son film en travaillant pour la première fois avec une directrice artistique qui a fédéré le travail du chef-op, de la chef-costumière et du chef décorateur : "C’était un vrai travail d’équipe qu’elle chapeautait et je suis très fier du résultat. Nous avions des centaines de photos références, de plans, de toiles, de peintures, de dessins, de pochettes d’albums pour nous inspirer. Nous avons créé ensemble la direction artistique du film de A à Z pendant de longs mois avant le tournage. Toutes les couleurs étaient pensées à l’avance pour qu’il y ait une harmonie dans l’image".
François Civil avait passé des essais pour le premier film d'Hugo Gélin, Comme des frères, et s'est retrouvé lors de la dernière étape du casting face à... Pierre Niney, devenu depuis un ami.
Pour les besoins du film, Joséphine Japy a appris le piano durant quatre mois à raison de 2h de cours par jour et 2 à 3h d'entraînement quotidien. L'actrice était ainsi capable de jouer certains morceaux une fois sur le plateau. Elle se souvient : "Dès que nous étions fixés sur le choix d’un morceau, nous commencions à réfléchir aux gestes, à la posture et aux émotions, puis je me mettais au piano et la coach me faisait mimer le positionnement des mains sur le clavier pour déterminer les zones du jeu. J’ai donc appris qu’à tel moment mes mains devaient être positionnées à tel endroit sur le clavier. Nous avons ensuite travaillé avec ma doublure jusqu’à devenir un peu le fantôme l’une de l’autre".