Call me Agostino est le cinquième long métrage de Christine Laurent, comédienne, décoratrice et costumière mais que les cinéphiles connaissent aussi comme scénariste : elle forme avec Pascal Bonitzer le tandem qui écrit les scripts et dialogues des films de Jacques Rivette, et ce depuis La Bande des quatre en 1988. Héroïne de Va savoir, réalisé par ce dernier en 2001, Jeanne Balibar joue l'un des rôles principaux de Call me Agostino. Les deux femmes se sont d'ailleurs retrouvées quelques mois plus tard sur le plateau de Ne touchez pas la hache de Rivette.
Christine Laurent insiste sur la dimension ludique et libre de son film : "Le principe de ce récit, c'est celui du jeu de dominos : 28 pièces, divisées chacune en deux cases blanches marquées de points noirs et qu'on assemble selon leur valeur. Les séquences s'enchâssent selon la mise de chacun des joueurs qui précède. Les 28 premières séquences constituent le champ des possibles (comme aux dominos) (...) C'est au long des dix dernières séquences que chacun récolte le fruit de sa mise, et que sont révélées les conséquences du jeu (...) J'ai délibérément choisi de délester la narration de toute description vériste ou psychologique pour faire prévaloir le mouvement, l'énergie, la surprise."
La cinéaste précise ses intentions : "C'est une "ballade" parisienne, avec ses lieux de cartes postales et aussi avec ses impasses secrètes, menacées par l'immobilier et les bouleversements urbanistiques. On part d'un haut lieu : le Louvre, espace idéal, peuplé d'authentiques chefs d'oeuvre de marbre qui nous parlent de beauté, d'amour et de mort, pour arriver, après avoir traversé quelques péripéties romanesques, dans l'espace confiné d'une boutique de luminaires, où l'on vendra des pieds de lampes qui reproduiront, en modèles réduits, quelques-unes de ces fameuses statues que le client pourra même agrémenter d'un abat-jour de son choix (...) Le récit commence par une séquence d'ouverture dans l'espace magique du grand Louvre. Séquence qui donne la mesure, l'échelle et le ton du film. De la contemplation à la spéculation, du grand au petit, de l'imaginaire au réel, c'est au coeur de ce grand écart que se débattent les personnages du film."
Louis Garrel avait été pressenti pour jouer le rôle d'Agostino.
Jeanne Balibar et Jean-Pierre Cassel figuraient déjà tous deux au générique de Sade de Benoît Jacquot en 2000. D'autre part, après le tournage de Call me Agostino, la comédienne a retrouvé sa partenaire Hélène Fillières : celle-ci l'a en effet dirigée dans son premier court métrage comme réalisatrice, Mademoiselle Y.
Christine Laurent a confié le rôle du docteur bise à Jean Narboni, qui n'est pas un comédien professionnel, mais dont le nom est associé aux Cahiers du cinéma : il fut en effet le rédacteur en chef de cette vénérable revue à la fin des années 60.