Couple à l'écran, couple à la ville : le spectateur pris dans ce jeu de parallalélisme se demande quelle est la position du réalisateur Yvan Attal comme homme, et mari de Charlotte Gainsbourg. Ce questionnement est volontairement suscité par le réalisateur:
"brouiller les pistes me plaisait. Quand on fait un film, on fait tout pour faire croire aux spectateurs que l'histoire qu'on leur raconte est vraie. J'ai donc utilisé tous les moyens que je pouvais pour rendre cette histoire la plus crédible possible. Qu'est ce qui est vrai et qu'est ce qui est faux au cinéma est d'ailleurs un des sujets abordé dans le film."
Parmi les "moyens" utilisés, le fait de garder les noms réels de Yvan et Charlotte dans le film. On ne peut donc pas parler d'autobiographie, même si Yvan Attal connaît bien le sujet dont il traite:
"Il m'est arrivé dans ma courte carrière d'acteur d'avoir à tourner quelques scènes d'amour. Quand on passe sa journée au lit, nu, avec une actrice, à l'embrasser, la caresser, c'est toujours un peu bizarre de rentrer à la maison le soir et de dîner normalement avec sa propre femme. Même si tout est faux, tout, ou à peu près tout est quand même pour de vrai."
Les parents de Yvan Attal et Noemie Lvovsky dans le film sont campés par les parents de deux proches d'Yvan Attal. Ainsi Annette Hazanavicius (la mère de Serge Hazanavicius) et Jean Abelanski (le père de Lionel Abelanski) font pour l'occasion leurs débuts au cinéma.
En 1997, Yvan Attal avait signé un court métrage sur le même sujet. Il s'agissait de I got a woman. Cette réalisation est un préfilm de Ma femme est une actrice dans la mesure où la séquence qui constitutait le court métrage a été reprise in extenso dans le long métrage.
Ma femme est une actrice marque la quatrième collaboration professionnelle d'Yvan Attal avec son épouse à la ville Charlotte Gainsbourg. Les deux tourtereaux avaient auparavant partagé l'affiche de Aux yeux du monde (Eric Rochant, 1990), Amoureuse (Jacques Doillon, 1992) et de Love etc. (Marion Vernoux, 1996).
La réalisatrice Noemie Lvovsky, qui a notamment signé Oublie-moi (1995) et La Vie ne me fait pas peur (1999), tient dans Ma femme est une actrice, son premier rôle sur le grand écran. Elle y incarne Nathalie, la soeur enceinte d'Yvan (Yvan Attal).