Po wielu debatach nad tytułem wymyślono ostatecznie tytuł Podwójne życie Weroniki, brzmiący wystarczająco dobrze po polsku, francusku i angielsku, lecz jak zastrzegał Kieślowski: „ani ja, ani producent nie jesteśmy do niego naprawdę przekonani”. mały|Krzysztof Piesiewicz, scenarzysta filmu Początkowo Kieślowski miał problemy z dobraniem aktorki do roli głównej bohaterki. Najpierw planował wybór Andie MacDowell, spodobał mu się bowiem jej występ w filmie Seks, kłamstwa i kasety wideo (1989) Stevena Soderbergha. MacDowell zrazu zgodziła się wziąć udział w przedsięwzięciu. Producent filmu jednak nie dopilnował podpisania stosownej umowy z amerykańską aktorką, której w międzyczasie zaproponowano inny projekt. Toteż Kieślowski zdecydował się na urodzoną w Szwajcarii Irène Jacob, która miała doświadczenie aktorskie m.in. z filmu Do zobaczenia, chłopcy (1987) Louisa Malle’a. Główną rolę męską Alexandre’a miał zagrać włoski reżyser Nanni Moretti, jednak z powodu choroby nie wziął udziału w zdjęciach, w związku z czym zastąpił go Philippe Volter. Na potrzeby scen z lalkami Kieślowski wynajął emerytowanego lalkarza Bruce’a Schwartza, którego podpatrzył wśród dawnych współpracowników Jima Hensona.