Pour les frères Farrelly, l'idée de réaliser un long-métrage mettant en vedette deux frères siamois ne date pas d'hier : "On avait ça en tête il y a déjà treize ans", déclare Bobby Farrelly. "Notre ami scénariste Bennett Yellin a toujours pensé que l'on pouvait donner naissance à une très bonne histoire autour de ce sujet. Nous étions tous d'accord, mais à la seule condition de ne pas faire des siamois les victimes des gags. Il était très important d'en faire des gagnants !"
Après plusieurs mois de recheche, le choix des cinéastes se porta sur les comédiens Greg Kinnear et Matt Damon pour incarner les deux siamois de Deux en un. Le dernier nommé fut convaincu lors d'une soirée très mouvementée partagée avec le duo : "Peter et Bobby m'ont fait hurler de rire toute la soirée ! Je les ai invité dans mon appartement, où se trouvaient ma petite amie et quelques amis. Peter demanda alors : "Puis-je utiliser ta salle de bains ?" Deux minutes plus tard, il en ressortait trempé, du shampoing dans la tête, juste vêtu d'une serviette. Il s'est alors mis à hurler : "Hé, les mecs ! Vous avez pas l'air conditionné ?".
Matt Damon conclut : "En gros, c'était une façon de me dire : "Si tu trouves que ce n'est pas drôle, ne travaille pas avec nous. Si ça te fait rire, alors signe ! J'ai trouvé ça génial, mais ce qu'il ne savait pas, c'est que j'avais été conquis dès notre tout premier contact !"
Partenaire de longue date des frères Farrelly, Tony Gardner, responsable des effets spéciaux et du maquillage, avait du faire grossir Gwyneth Paltrow de 300 kilos pour L'Amour extra large. Il a dû s'employer une nouvelle fois pour rendre le plus autenthique le handicap des frères siamois de Deux en un. Pour lui, "la logistique de ces deux corps attachés à un seul muscle est l'un des plus difficiles maquillages" qu'il lui ait été donné d'effectuer.
Deux en un marque le retour sur grand écran de la chanteuse américaine Cher, muette depuis 1999 et le Thé avec Mussolini de Franco Zeffirelli. Peter Farrelly ne cache pas avoir été particulièrement nerveux à l'idée de travailler avec elle : "Sur le papier, son personnage était une version comique et vulgaire d'elle-même, ce qui n'a rien à voir avec ce qu'elle est dans la vie réelle. Mais j'ai grandi avec Cher, elle m'est toujours apparue comme la femme la plus cool de tous les temps, et j'avais la sensation qu'elle pouvait à merveille se moquer d'elle-même et nous laisser pousser le bouchon à loisir ! Et c'est ce qu'elle a fait !"
Avant que Matt Damon et Greg Kinnear ne soient finalement choisis pour incarner les deux frères siamois de Deux en un, la production du film avait porté son dévolu sur Jim Carrey et était en pourparlers avec Woody Allen.
De nombreuses vedettes hollywoodiennes font une petite apparition dans Deux en un, comme Meryl Streep, Jack Nicholson ou le présentateur télé Jay Leno. Le réalisateur Bobby Farrelly fait lui aussi un bref passage devant la caméra durant la scène de hockey.