En octobre 2004 Catherine Breillat est victime chez elle d'une attaque cérébrale puis, une fois à l'hopîtal, d'une grave hémorragie cérébrale. Aujourd'hui, paralysée du côté gauche (bras et jambe) et la cheville maintenue dans une attelle, Catherine Breillat aborde le tournage d' Une vieille maîtresse comme une revanche, une rééducation, appliquant à la lettre le conseil de son médecin, le professeur Boussel qui lui avait confié : "Il n'y a que l'art qui va vous rééduquer". Pleine d'énergie, la réalisatrice a déclaré qu'"une moitié de Breillat, ça vaut tous les cinéastes français... Et ça, je veux le montrer par mon film." Comme un signe de renaissance, la réalisatrice a débuté le tournage d'Une vieille maîtresse, un an jour pour jour après son accident.
Asia Argento et Catherine Breillat se rencontrent en 2000 au festival de Toronto au moment de Romance. Depuis, les deux femmes sont restées en contact et l'actrice rendit régulièrement visite à son amie cinéaste lorsqu'elle était hospitalisée. Asia a tout de suite été pressentie pour le rôle : "Elle était alors toute jeune mais je l'ai imaginée dans le rôle de Vellini dès le début. C'est une personnalité à part. Elle était magnifique. J'ai eu beaucoup de mal à la recontacter, mais une fois retrouvée, Asia m'est restée fidèle, même lorsque le projet a été retardé d'un an à cause de mon accident."
Catherine Breillat n'a pas modifié sa manière de diriger les acteurs pour autant, continuant de se lever pour leur donner des indications. "C'est le tournage qui peut me sauver : j'ai toujours mis en scène avec mon corps, et je continue, même dans l'adversité (...) Le plateau est le seul endroit où je ne me sens plus infirme (...) Je fais du cinéma debout, et mon film sera debout, alors que la plupart des films sont infirmes, de la pensée et du désir."
Barbey d'Aurévilly et Catherine Breillat partagent une caractéristique ; hormis le fait que la cinéaste réalise l'adaptation de la célèbre nouvelle de l'écrivain, tous deux sont en décalage avec leur époque. La réalisatrice confie à Libération : "Si j'avais vécu à son époque, on aurait été ensemble. Un dandy, à la réputation sulfureuse. Je ne suis pas sulfureuse, je ne suis pas une sorcière, je suis cinéaste, mais comme Barbey, qui n'était sulfureux que pour son époque de conformisme. Ce n'est pas moi qui sens le soufre, ce sont les autres qui sentent le moisi. J'aime le puritanisme à l'anglaise ; je déteste la tartufferie à la française. En fait, comme Barbey, je suis exactement romantique, idéaliste. On rit de moi et je ne ris pas des autres. C'est le contraire du cynisme, cette mort de l'âme. L'art c'est répondre à des questions qui ne sont pas posées, c'est cela qui est subversif, car c'est jugé nuisible."
Une vieille maîtresse se distingue en tout point des précédents longs métrages de Catherine Breillat, par son budget d'une part, mais également parce qu'il est l'adaptation d'une célèbre nouvelle, et par conséquent plus grand public. La cinéaste explique qu'il s'agit d'une véritable volonté de changement de sa part : "J'ai toujours su qu'Anatomie de l'enfer était la fin d'un cycle de films à petit budget sur le sexe, je voulais commencer un autre cycle, probablement des films plus accessibles. On a donc été au bout de cette logique, même avec l'attaque cérébrale entre temps".
Une vieille maîtresse illustre Catherine Breillat telle qu'elle est vraiment, romantique ! Cela peut paraître étrange au vu de ses précédents films. La cinéaste s'explique " comme tout artiste je me suis fondée dans l'opposition (...) Tous mes autres films ont été jugés sulfureux ou scandaleux mais ils ne me représentent pas. Je pense que ce film là me correspond réellement. Je suis enfin en liberté. Il me représente quand je ne me dresse pas contre le monde et les interdits. Quant je suis en paix, je suis une grande romantique."
Une vieille maîtresse est le premier film en costumes mais aussi la plus grosse production que Catherine Breillat n'ait jamais réalisée. Cela n'empêche pas la cinéaste de prendre des risques comme celui de choisir un parfait inconnu dans le rôle masculin principal.
Catherine Breillat voulait un premier rôle beau comme un Dieu, elle a choisi Fu'ad Ait Aattou pour être aux côtés d'Asia Argento. La cinéaste a déclaré : Je voulais le plus beau couple de cinéma depuis Delon-Cardinale dans Le Guépard Catherine Breillat a rencontré Fu'ad alors qu'elle déjeunait avec son assistant et son décorateur. "J'ai tout de suite su que s'il savait jouer il serait Ryno. Pour la première fois j'ai trouvé cette beauté fulgurante, féminine sans être efféminée, que j'ai toujours cherchée. Ce fut un coup de coeur absolu, celui dont je rêvais depuis toujours." En effet, Fu'ad correspondait parfaitement à ce qu'il se dégageait du personnage selon Breillat : "Ryno est à la fois le plus grand des séducteurs, une sorte de Valmont, mais il a aussi, comme les dandys, quelque chose de profondément féminin." Le bel acteur n'a pourtant pas réussi ses premiers essais, et la réalisatrice l'a convoqué exceptionnellement pour faire un deuxième test. Celui-ci fut plus que concluant. Coincidence, cela s'était passé le jour de l'anniversaire de Fu'ad, un 2 novembre, jour de naissance également de Barbey d'Aurévilly.
Roxane Mesquida travaille pour la troisième fois devant la caméra de Catherine Breillat, puisqu'elle interprétait Elena Pingot dans A ma soeur !, l'actrice dans Sex is comedy, et aujourd'hui Hermangarde dans Une vieille maîtresse. La jeune actrice commente : "C'est le troisième film que je fais avec elle et j'en suis plus qu'heureuse. Elle s'amuse en disant que c'est la troisième fois que je me fais dépuceler dans ses films!"
Jean-Philippe Tessé, journaliste aux Cahiers incarne le comte de Mareuil dans Une vieille maîtresse. Catherine Breillat l'a repéré alors qu'il parlait à son rédacteur en chef sur un trottoir. "Je l'ai choisi comme ça, à l'instinct, comme je le fais toujours pour mes interprètes." explique la réalisatrice.
Le tournage du film n'a duré que huit mois, ce qui est très peu pour un film de cette ampleur (il coûte à lui seul autant que dix films habituels de Breillat réunis) Mais Catherine Breillat a une technique de tournage très particulière qui en réduit considérablement la durée : "Je fais des prises longues. C'est un peu risqué car si un seul des comédiens faiblit, il faut tout recommencer. Par contre, quand on obtient des choses magnifiques, on a cinq ou six minutes en boîte. Je suis peut être folle, peut être hyperartisanale, mais extrêmement rigoureuse dans le travail."
Une partie du tournage s'est déroulée sur l'ïle de Bréhat, et l'assonance n'est pas la seule raison pour laquelle la réalisatrice l'appelle "mon île". La maison de Vellini est située au bout de la jetée du phare de Paon, derrière la maison que la réalisatrice possède là-bas .
Bien sûr la réalisatrice a tenu à chercher ses accessoires aux puces, ainsi, tous les bijous, les épingles de cravate, les costumes et les dentelles sont authentiques et "participent au climat du film" Cependant, comme toujours, Catherine Breillat a pris quelques libertés avec certains costumes d'époque : " Pour le personnage d'Asia j'imaginais une femme fatale des années cinquante avec des décolletés qui seraient ceux de Rita Hayworth et non ceux de l'époque de Barbey d'Aurévilly. J'ai donc suivi mes fantasmes."
Même si Jean-François Lepetit, complice de longue date de Catherine Breillat, accepte sans problème de produire ce film à gros budget, les assurances, elles, sont moins enthousiastes. En effet, la réalisatrice est déclarée apte, à ménager par la médecine du travail, c'est pourquoi les assurances ont appliqué nombreuses surprimes et ont obligé la production de trouver un second réalisateur en cas de coup dur. Philippe Le Gay a ainsi accepté de se porter garant, par pure formalité.
Alors que les assurances craignant que Catherine Breillat, à demi paralysée ne puisse mener à bien son tournage, celui-ci a dû être interrompu, non pas en raison de l'état de santé de la cinéaste mais de son actrice Asia Argento, atteinte d'une péritonite pendant deux semaines.
Le tournage d' Une vieille maîtresse s'est déroulé comme une convalescence pendant laquelle des amis venaient rendre visite à la réalisatrice, ce qui a également profondément agacé les assurances. En effet, explique le producteur Jean-François Lepetit les assurances ont râlé, car tous les amis de Catherine ont fait un passage sur le film, comme une famille qui lui rendrait visite, notamment des anciens tels Michael Lonsdale ou Claude Sarraute, auxquels elle a confié de vrais rôles.
Nombre de comédiennes qui furent les héroïnes des précédentes oeuvres de Catherine Breillat apparaissent dans Une vieille maîtresse, plus ou moins brièvement : Roxane Mesquida (A ma soeur !, Sex is comedy), Anne Parillaud (Sex is comedy), Caroline Ducey (Romance) et Lio (Sale comme un ange).
Ce projet était très ancien, la réalisatrice a envisagé différents castings au fil du temps. Louis Garrel avait ainsi été pressenti un pour le rôle du jeune homme, et Jeanne Moreau pour celui de la Marquise. La cinéaste avait également songé à Romane Bohringer pour le rôle principal.
Une vieille maîtresse est présenté en Compétition au Festival de Cannes 2007.