Pour incarner Edmond Dantès, Jim Caviezel s'est uniquement inspiré du roman et n'a voulu voir aucun film qui en avait été adapté pour ne pas être influencé par le jeu des acteurs qui ont incarné avant lui le Comte de Monte Cristo.
Jim Caviezel a par ailleurs effectué un gros travail de recherche sur l'époque napoléonienne et les périodes d'exil de l'empereur.
La production souhaitait que les rôles principaux soient attribués à de jeunes talents, capables de rendre la fraîcheur, la fougue et la détresse des personnages. Jim Caviezel et Guy Pearce furent retenus en raison de leur charisme et de leurs performances d'acteur dans La Ligne rouge pour le premier et L.A. Confidential pour le second.
Jim Caviezel et Guy Pearce ont suivi un entraînement intensif de trois mois - trois heures par jour - pour apprendre à se battre à l'épée.
Les producteurs ont fait construire les intérieurs de la résidence de Mondego ainsi que ceux du Château d'If dans les studios Ardmore de Dublin, en Irlande. Quant aux extérieurs, ils ont été tournés sur l'Île de Malte. Le chef décorateur Mark Geraghty a créé l'opulente résidence de Fernand Mondego en puisant son inspiration dans l'architecture parisienne.
Concernant les costumes, le chef costumier Tom Rand, qui avait déjà travaillé sur Les Duellistes de Ridley Scott, a rassemblé une impressionnante documentation sur les vêtements portés à l'époque napoléonienne. Il raconte : "La Vengeance de Monte Cristo est une gageure en terme de costumes (...) Pour le personnage du Comte, il fallait être à la fois inventif et historique, parce que ses costumes sont de purs déguisements censés provenir de ses lointains voyages. Une garde-robe complète a été inventée à cet effet."