У Аксенова в романе фамилии героев зашифрованы, но разгадать, кто из них кто, не так сложно, да автор и сам в предисловии к «Таинственной страсти» назвал некоторых. Создатели не гнались за портретным сходством, важно было поймать сам образ и не соврать. Актерский кастинг растянулся на полгода. С ролью Яна Тушинского (Евгений Евтушенко) создатели определились почти сразу, предложив ее Филиппу Янковскому.

Нэллу Аххо сыграла Чулпан Хаматова, которая призналась, что согласилась на роль не сразу, хотя Бэлла Ахмадулина у нее в числе любимых поэтов.

Чулпан Хаматова: «Есть сцены, в которых я читаю стихи, и каждый раз до озноба страшно, чтобы это не превратилось в карикатуру. Очень хочется, чтобы это было подлинно и достоверно, прочувствованно и не превращено в издевательство. Я бы не хотела, чтобы возникло хоть малейшее ощущение пользования этим, когда-то придуманным, совместившимся с ней образом, чтобы это не осталось только внешней формой».