モナ・リザを演じるのは、韓国人俳優のチョン・ジョンソ。村上春樹の短編小説の映画化として話題となった『バーニング 劇場版』を観て一目で惚れ込んだアミリプール監督からオファーを受け、本作でハリウッドデビューを果たした。2020年にNetflix配信映画『ザ・コール』に出演し、百想芸術大賞と釜日映画賞で最優秀女優賞を受賞。2022年にはNetflix配信ドラマ「ペーパー・ハウス・コリア：統一通貨を奪え」でメインキャラクターを演じ、さらなる人気を広げている。本作では、生い立ちと過去、特殊能力の理由──そのすべてが謎のエキセントリックかつミステリアスなモナ・リザを、いつの間にか熱いエールを贈らずにいられない超キュートでパワフルなキャラクターへと昇華させた。
モナ・リザをある計画に引き込むシングルマザーのポールダンサー、ボニー・ベルには、『あの頃ペニー・レインと』でアカデミー賞®にノミネートされ、ゴールデン・グローブ賞を受賞、近年ではNetflix配信映画『ナイブズ・アウト：グラス・オニオン』が評価されたケイト・ハドソン。スター俳優である彼女にとってチャレンジングな役だが、アミリプール監督の「とてつもない才能」に感服して出演を決めたという。
ボニーの息子チャーリーには、Netflix配信映画『アレックスとチュパ』のエヴァン・ウィッテン。幼くして人生と母親に怒りを抱えた少年が、モナ・リザと美しい絆を結ぶまでを情感深く演じ、観る者の胸を揺さぶる。モナ・リザを追いかける巡査ハロルドには、『ジェームス・ブラウン ～最高の魂（ソウル）を持つ男～』のクレイグ・ロビンソン。モナ・リザに恋する自称DJのファズには、『デッドプール』『マレフィセント２』のエド・スクライン。
撮影は『ミッドサマー』『ヘレディタリー／継承』のパヴェウ・ポゴジェルスキ。不穏な月が微笑むネオンカラーの街を、ポップでエキサイティングなおとぎ話の舞台としてスクリーンに出現させた。