Guillaume Schiffman, directeur de la photographie de GAINSBOURG, confie à propos de la mise en scène du film : "Nous sommes partis sur l'idée qu'on allait faire un conte, où il y a des créatures, des choses du domaine du ressenti. On voulait rendre l'esprit d'une époque sans s'y référer forcément et que le film soit ancré dans un réel qui autorise le fantastique."

Dans le film, l'approche de la femme est semblable à celle de Joann Sfar dans ses bandes-dessinées. Le directeur de la photographie raconte : "Nous nous sommes complètement trouvés, Joann et moi, sur la féminité. On porte le même amour à la sensualité d'un corps féminin. C'est à la fois très intellectuel et très sentimental. Là, en plus, il s'agissait de filmer des mythes, les plus belles femmes du monde. On voulait tous les deux qu'elles soient sublimées et charnelles, mais chacune dans son genre, en tenant compte de l'image qu'elles véhiculent."

Pour les costumes, tout a été fabriqué, même pour les figurants, et souvent en plusieurs exemplaires. Joann Sfar dessinait les tenues et Pascaline Chavanne, créatrice de costumes, les retravaillait. "On confectionnait les costumes et on les patinait, on les veilissait pour qu'ils donnent l'impression d'avoir été portés", explique cette dernière.

Concernant la musique, le compositeur Olivier Daviaud indique : "J'ai abordé la musique du film avec humilité, parce que c'est la première fois que je compose une bande originale, qu'il s'agit de Gainsbourg et que je devais m'imprégner de la poésie de Joann. Il ne voulait pas qu'on s'éloigne de
Serge, tout en le réinventant. Il y a plus de soixante moments musicaux dans le film, ça me laissait de la marge. Je me suis réapproprié les chansons de Gainsbourg et pour les musiques additionnelles, j'ai créé des compositions dans lesquelles j'ai injecté des éléments de l'univers musical de Gainsbourg."