Caterina va en ville marque les débuts cinématographiques de trois adolescentes : Alice Teghil, qui n'avait aucune expérience d'actrice avant d'être choisie par Paolo Virzi en décembre 2002 ; Federica Sbrenna, qui, après avoir posé pour des magazines pour la jeunesse, avait envoyé des photos pour le casting du film ; et Carolina Iaquaniello, qui partage avec son personnage l¹amour de la poésie, une mélancolie intérieure et la haine des gens prétentieux et arrogants.
Caterina va en ville a été tourné sur une période de onze semaines, à Rome, Montalto di Castro et Capalbio ; une journée pendant la période des vacances de Noël et le reste à partir de février 2003.
Pour ce film, Paolo Virzi a demandé à Arnaldo Catinari, le directeur de la photo, de filmer les extérieurs de manière à ce que les différents endroits de Rome visibles dans Caterina va en ville puissent être reconnus facilement, et de donner aux intérieurs, particulièrement à la maison des Iacovoni, la lumière triste d¹un roman tragique suédois.
Le chef décorateur Tonino Zera avait pour mission de trouver, pour la scène de fête dans la maison de Giorgia, le même pied de marbre monumental que celui qui décorait la villa de l¹aristocrate dans La Dolce Vita.
La chef costumière Bettina Pontiggia a quant à elle fait des recherches sur la mode actuelle pour les adolescents et est allée photographier des lycéens sortant de leurs cours pour élaborer le look parfait.