Pour mener à bien son film, Anne Fontaine a tenu à réunir une équipe prestigieuse : "Je me lançais pour la première fois dans l'aventure d'un film d'époque, aussi je souhaitais m'entourer de techniciens confirmés pour chaque poste", dit-elle.
Ses principaux collaborateurs affichent ainsi des palmarès impressionnants : On doit au décorateur Olivier Radot les décors de L'AMANT, LA REINE MARGOT et LUCIE AUBRAC. La costumière, Catherine Leterrier s'est notamment fait connaître pour son travail avec Alain Resnais, Louis Malle, Robert Altman, Luc Besson, Jonathan Demme, André Téchiné, Bertrand Blier, Ridley Scott... Elle avait déjà signé les costumes du précédent film de Fontaine, LA FILLE DE MONACO.

Enfin, pour la musique, le choix de la cinéaste s'est porté sur Alexandre Desplat, le compositeur français qui monte : il se partage entre productions françaises (LARGO WINCH, QUAND J'ETAIS CHANTEUR, DE BATTRE MON COEUR S'EST ARRÊTÉ), et internationales (L'ÉTRANGE HISTOIRE DE BENJAMIN BUTTON, THE QUEEN, FIREWALL).

Anne Fontaine a toujours entendu parler de Chanel : très jeune, elle a rencontré Lilou Marquand, qui était la plus proche collaboratrice de la créatrice.

Fontaine a essayé de se détacher de l'histoire exacte : "Pour interpréter un personnage célèbre, il faut se libérer du diktat biographique, sinon on n'aurait pas retrouvé la fraîcheur nécessaire. Avec mes co-scénaristes, nous avons dû faire des contractions de temps, modifier ou condenser des personnages. Le rôle interprété par Marie Gillain est un mélange de la vraie sœur de Chanel et d'Adrienne, sa tante. Emilienne, interprétée par Emmanuelle Devos, s'inspire de la célèbre comédienne Gabrielle Dorziat et d'Emilienne d'Alençon, danseuse de cabaret et grande courtisane. En réalité, Boy Capel, campé par Alessandro Nivola, est mort plus tard."