Depuis Tandem, Patrice Leconte cadre lui-même ses films. "Pour nous, c'est un immense avantage de savoir que c'est lui qui est immédiatement derrière la caméra. Ca change tout", explique Laetitia Casta.
Les deux tiers du film ont été réalisés dans une centrale électrique désaffectée proche du pont d'Argenteuil. La production a loué 20 000 m2 de bâtiments pour y tourner tous les intérieurs.
Laetitia Casta chante C'est écrit, un titre que Michel Blanc avait fait écouter à Patrice Leconte, il y a plus de vingt ans, dans un enregistrement de Maurice Chevalier. La comédienne a pris des cours de chant et a décidé d'enregistrer avec l'orchestre réuni pour l'occasion.
Serge Frydman qui a écrit les scénarios des Grands Ducs et de La Fille sur le pont a dit à Patrice Leconte : "J'ai une histoire qui me trotte dans la tête. Cela se passe à la libération, au moment de la fermeture des bordels. Je ne peux pas t'en dire plus, j'ai envie d'écrire cela, mais je ne le ferai que si cela t'intéresse." Le cinéaste a accepté sans hésiter.