La justesse du film tient à un casting des plus solides dans lequel Diane Kurys a convoqué des comédiens familiers. Elle dirige à nouveau Sylvie Testud après Sagan et Benoît Magimel treize ans après Les Enfants du siècle : pour l’occasion, et après un long maquillage et des prothèses de latex, il joue le rôle du père âgé et il a beaucoup revu des films des années 40, des Renoir notamment, pour rendre le film le plus véridique possible.

Denis Podalydès, qui a également joué dans ces deux films, la retrouve quant à lui pour la troisième fois et vient enrichir la galerie de personnages dits secondaires avec Julie Ferrier et Clotilde Hesme notamment. Indéniablement, celle qui tire le mieux son épingle du jeu dans ce récit pas vraiment inattendu, c’est Mélanie Laurent, d’une grande justesse de bout en bout dans le rôle de la mère de Diane.

Décidément, la réalisatrice est une fidèle car c’est Armand Amar qui après la musique originale de Sagan a eu quartier libre pour composer la BO de Pour une femme.