Grâce au succès critique et public de La Double Vie de Véronique, Kryzsztof Kieslowski jouit d'une grande popularité en France. Né à Varsovie en 1941, diplômé de l'Ecole de cinéma de Lodz, le cinéaste a commencé par réaliser des documentaires. Il s'est lancé dans la fiction au milieu des années 70, abordant dans ses films des thèmes tels que le hasard et la responsabilité. Il accède à une reconnaissance internationale grâce à Tu ne tueras point, présenté à Cannes en 1988. Il s'agit d'un des dix volets du Décalogue, une série de films sortis dans les salles françaises en 1990, soutenus par une presse dithyrambique. Après les dix films du Décalogue, le cinéaste a tourné La Double vie de Véronique entre la Pologne et la France. Très populaire dans l'hexagone, il entame alors une ambitieuse trilogie, "Trois couleurs", produite par Marin Karmitz. Il réalise d'abord à Paris Bleu avec Juliette Binoche. Julie Delpy est l'une des héroïnes de Blanc, tourné, lui, à Varsovie. Jean-Louis Trintignant et Irène Jacob formeront le couple central de Rouge (également tourné en France) - il s'agira du dernier long métrage de Kieslowski, décédé en 1996 à la suite d'une crise cardiaque.
La double Vie de Véronique révèle une jeune comédienne, Irène Jacob, qui avait jusqu'alors tenu de petits rôles dans de grands films : elle enseigne le piano dans Au revoir les enfants de Louis Malle en 1987 puis apprend le théâtre au cours de Bulle Ogier dans La Bande des quatre de Rivette l'année suivante. Grâce à son double rôle dans le film de Kieslowski, l'actrice, âgée d'à peine 25 ans, décroche le Prix d'interprétation au Festival de Cannes (le jury était alors présidé par Roman Polanski). Le cinéaste polonais l'a de nouveau choisie pour incarner en 1994 l'héroïne de Rouge, troisième volet de sa trilogie "Trois couleurs". Mais on a également vu depuis la comédienne chez Antonioni (Par-delà les nuages ), Nadine Trintignant (Fugueuses) ou encore Serge Le Péron (L'Affaire Marcorelle).
Au départ, le cinéaste avait pensé confier le rôle de Véronique à Andie MacDowell, révélée au grand public quelque temps plus tôt grâce à Sexe, mensonges et vidéo de Steven Soderbergh, Palme d'Or à Cannes en 1989. La comédienne avait donné son accord, mais pour des problèmes de contrat, cette rencontre n'a pu aboutir.
Après la défection d'Andie MacDowell, le cinéaste a fait appel à Juliette Binoche. Mais la comédienne, embarquée dans le tournage-fleuve des Amants du Pont-Neuf, n'était alors pas disponible. Trois ans plus tard, elle décrochera le Prix d'interprétation pour Trois couleurs - Bleu.
Le rôle d'Alexandre devait au départ être tenu par l'acteur-réalisateur italien Nanni Moretti. Mais pour des raisons de santé, celui-ci a finalement dû se désister. Le cinéaste l'a alors remplacé par Philippe Volter, un comédien vu auparavant dans Le Maître de musique de Gérard Corbiau.
Avant de choisir La Double vie de Véronique, Krzysztof Kieslowski avait pensé intituler son film La Choriste. Il a changé d'avis en raison en raison de la connotation religieuse de ce mot.
Il existe une version américaine de La Double vie de Véronique. Le cinéaste a ajouté à la fin du film une scène dans laquelle Véronique, revenue dans la maison familiale, prend son père dans ses bras.
Dans Le Decalogue 9, tu ne convoiteras pas la femme d'autrui, le cinéaste avait déjà imaginé, à travers le personnage d'Ola, l'histoire d'une jeune femme passionnée de musique et souffrant de malformation cardiaque. Ajoutons que le thème de la musique sera au coeur du film suivant de Krzysztof Kieslowski, Trois couleurs - Bleu.
On retrouve au générique de La Double vie de Véronique plusieurs fidèles collaborateurs de Kryzsztof Kieslowski, à commencer par le scénariste Kryzsztof Piesiewicz et le compositeur Zbigniew Preisner, qui ont travaillé sur tous ses films à partir de Sans fin en 1985. Citons également le chef-opérateur Slawomir Idziak, à qui doit notamment la photo de Tu ne tueras point et de Trois couleurs - Bleu. Le cinéaste a par ailleurs fait au monteur français Jacques Witta, qu'il retrouvera sur Bleu et Rouge.
Le malicieux Kryzsztof Kieslowski a inventé un nom de compositeur, Van den Budenmayer, auquel est attribuée la musique du spectacle de marionnettes. Mais le véritable auteur est en fait le fidèle Zbigniew Preisner... Interrogé par Télérama pour un hors-série consacré au cinéaste polonais, le scénariste Kryzsztof Piesiewicz expliquait : "Ce nom est apparu pour la première fois dans Le Decalogue 9. Une chanteuse qui allait être opérée offrait à son médecin un disque de Budenmayer. Il y a deux ans, durant le Festival de Cannes, après la projection de La Double vie de Véronique, un critique américain m'a demandé qui était ce Bundenmayer, comment s'écrivait son nom. Je lui ai présenté Preisner en lui disant : "Voilà Budenmayer" Maintenant, Budenmayer voyage tout le temps avec nous. Preisner n'est plus que son double. Dans Blanc, Karol Karol demande que l'on joue du Budenmayer pour son enterrement."
Louis Ducreux, qui interprète un professeur de chant, est connu pour avoir tenu le rôle principal d'Un dimanche à la campagne de Bertrand Tavernier. Mais le monde de la musique ne lui pas étranger, puisqu'il a notamment dirigé l'Opéra de Marseille dans les années 60.
Pour mettre au point la scène du spectacle de marionnettes, le cinéaste a fait appel à Bruce Schwartz, un très grand marionnettiste, qui avait notamment été invité dans le Muppet show de Jim Henson... Il avait totalement abandonné cette activité, mais accepta de la reprendre à la demande de Kryzsztof Kieslowski.
Crédité comme directeur artistique sur La Double vie de Véronique, Krzysztof Zanussi est lui-même un grand cinéaste polonais, auteur entre autres d'Illumination et de Derriere le mur.
Le film fait partie de la sélection Cannes Classics 2021.