Non content de mêler alternativement trois matériaux filmiques : "un documentaire sur un opéra en train d'être interprété et enregistré [en studio à Londres], une sorte de document sur les lieux de la Tosca à Rome et la mise en scène de l'opéra en costumes", pour citer Benoît Jacquot, et donc de jongler entre trois lieux différents, Tosca a nécessité des efforts particuliers quant aux décors.
Le choix délibéré du réalisateur de tourner la narration costumée en studio et non dans les décors réels -bien que ceux-ci soient montrés par ailleurs- obligea à se tourner vers le plus grand plateau d'Europe, les lieux étant quasiment reproduits en grandeur nature. Benoît Jacquot explique cette décision : "Je voulais abstraire [les décors] pour ensuite les confronter avec la vision des vrais lieux. C'est une sorte de paradoxe. Le tournage en décors naturels ouvre sur un registre imaginaire : cette réalité est comme hallucinée. Et le décor en studio a un statut réaliste [...]".
Si Tosca est pleinement un film de Benoït Jacquot, celui-ci explique néanmoins que la paternité du projet lui est étrangère. "Je n'aurais jamais eu moi-même cette idée", affirme-t-il, détaillant : "C'est Daniel Toscan du Plantier, que je connais depuis longtemps à divers titres, qui m'a présenté ce projet, avec beaucoup de conviction. [...] Je suis fait de telle façon que lorsque des gens que j'aime me demandent avec force et certitude de faire un film, je ne me sens pas a priori en mesure de dire non."
Daniel Toscan du Plantier est depuis longtemps un passionné de l'opéra et avait déjà encouragé la réalisation de nombreux autres "film-opéras" modernes : Don Giovanni (Joseph Losey d'après Mozart, 1979), Parsifal (Hans Jürgen Syberberg d'après Wagner, 1982), Boris Godounov (Andrzej Zulawski d'après Moussorgski, 1989), La Boheme (Luigi Comencini d'après Puccini, 1988) et Madame Butterfly (Frédéric Mitterrand d'après Puccini, 1989).