Choć akcja filmu toczy się w Paryżu, zdjęcia kręcono w pięciu studiach wytwórni 20th Century Fox w Australii. Producent Martin Brown mówi: "Postanowiliśmy, że niemal cały film zrealizujemy w atelier nawiązując w ten sposób do tradycji kina lat 40-tych, kiedy bohaterowie westernów siedzieli przy sztucznym ognisku na tle malowanego krajobrazu. "Moulin Rouge" to film świadomie teatralny. Prosimy widzów, by zaakceptowali filmowy świat takim, jakim go stworzyliśmy. Prawdę emocjonalną wnoszą na ekran bohaterowie - to z nimi się identyfikujemy."
Filmowy świat pomogli wykreować niezliczeni dekoratorzy, rzeźbiarze, graficy, projektanci i modelarze, którzy pracowali pod kierunkiem scenograf Catherine Martin, dekoratorki wnętrz Brigitte Broch i kierownika artystycznego Iana Gracie. Jedną z najważniejszych dekoracji był stojący w ogrodzie przylegającym do Moulin Rouge trzypiętrowy słoń z paper-mache, w którego brzuchu mieścił się elegancki klub dla panów. W filmowym słoniu znalazło się miejsce dla Czerwonego Pokoju Satine, w którym kurtyzana uwodzi Christiana biorąc go za bogatego księcia. Catherine Martin mówi: "Filmowy słoń to obskurne miejsce, bo nasi bohaterowie handlują tam nie tylko przepychem, ale i miłością.
Na potrzeby filmu zbudowano kilka różnych dekoracji przedstawiających słonia, w tym czoło i grzbiet, na którym śpiewają bohaterowie. Wnętrza umieszczono w głowie i brzuchu. Stojący w ogrodzie model w pełnej skali zbudowano na stalowej ramie. Gotowy "szkielet" pokryto polistyrenem".
Ekipa zbudowała także kilka modeli Moulin Rouge i pozostałych dekoracji w skali 1/5. Catherine Martin mówi: "Baz chciał, by filmowy świat był pełny i skończony. Każdy detal miał zbliżać nas do tego celu".
Przeszło 400 kostiumów dla aktorów, tancerzy i statystów zaprojektowali Catherine Martin i Angus Strathie. Catherine Martin przyznaje, że zadanie zaprojektowania kostiumów do filmu noszącego tytuł "Moulin Rouge" było nie lada wyzwaniem. Pewnej nocy obudziła się krzycząc do swego męża i współpracownika: "Mój Boże, kręcimy film o kankanie, Baz! Co za koszmarny pomysł. Jak sobie z tym poradzimy?". Szybko znalazła odpowiedź na to pytanie: postanowiła bowiem, że kostiumy - podobnie jak projekty scenograficzne - oddawać będą klimat epoki, utrzymane jednak będą w stylu, który przemówi do współczesnej widowni. Jak mówi: "Liczył się dla nas wygląd Nicole, a nie wierność epoce. Staraliśmy się nawiązać do stylu wielkich gwiazd światowego kina, takich jak Dietrich, Garbo i Joan Crawford.
Projektując kostiumy dla tancerek Martin i Strathie wyszli z założenia, że kankan był tańcem szokującym i przesyconym erotyzmem, który ujawniał "świat rozrywek ukryty pod kobiecymi sukniami". Wykreowali więc szereg erotycznych stereotypów, przebierając girlsy za m.in.: francuską pokojówkę, uczennicę, władczynię, transwestytkę i laleczkę. Tańcząc kankana girlsy ukazywały swoje haleczki i pantalony - lub ich brak (co czyniło taniec jeszcze bardziej popularnym i skandalizującym). Strathie i Matrin zaprojektowali serię halek i pantalonów, które pokazywały wiele, ale nie za wiele. Niektóre z ich "kreacji" ważyły do 15 kilogramów, tancerki musiały więc nosić na ramionach specjalne szelki, które pozwalały równomiernie rozłożyć ciężar kostiumu. Równie wielką uwagę przykładano do kostiumów noszonych przez panów. Grający Zidlera Jim Broadbent nosił specjalny kostium "pogrubiający", a Christian, książę i Toulouse-Lautrec - ręcznie szyte stroje "z epoki", których przygotowanie zajęło miesiąc. Większość kostiumów uszyto w pracowni krawieckiej w Fox Studios Australia, niektóre z dodatków wykonano w Indiach.
