Cocktail Molotov marque le premier vrai rôle au cinéma pour François Cluzet. C'est après que la réalisatrice Diane Kurys a vu le jeune homme jouer au théâtre avec un certain Niels Arestrup qu'elle a voulu l'engager pour incarner Bruno dans son film.
Après Diabolo Menthe, son premier film, la réalisatrice Diane Kurys a eu envie de se frotter à "autre chose, un autre mélange, plus fort, plus violent. Après le doux-amer, le malheur d’avoir 13 ans, le lycée, l’ennui, le sentiment qu’on n’en finira jamais de grandir ; après le regard rapide (trop rapide) sur une adolescence petite bourgeoise, un peu triste, un peu déchirée, j’ai eu envie de raconter l’explosion, la révolte, la fugue, la fuite en avant, la première histoire d’amour, la première, la vraie, la seule ? J’ai voulu me rappeler la première fois qu’on dit Non, la première gifle, la première porte qu’on claque, le premier baiser, la première vraie caresse. 18 ans. L’âge du refus, de l’intransigeance, de la violence, l’âge où ça commence vraiment."
Si Cocktail Molotov se situe pendant Mai 68, la réalisatrice ne souhaitait pas en faire une reconstitution basée sur le folklore. Elle suit ainsi des personnages qui ratent ces événements : "Je voulais raconter une histoire parallèle. Je voulais que Mai 68 soit derrière, devant, à côté, ailleurs. Alors j’ai raconté un voyage. Une fille et deux garçons qui traversent la France de 68 le pouce en l’air. De Venise à Paris ils courent après les barricades, ils croisent des vies, des histoires, ils perçoivent des échos de révolte, des bruits de pavés qui retombent. La folie, la confusion, le délire de Mai, leur parviennent comme filtrés, assourdis, déformés par la distance, l’éloignement, la route."