O pomoc w przeniesieniu na ekran swej niezwykłej wizji Luhrmann zwrócił się do stałych współpracowników, scenarzysty Craiga Pearce'a i scenograf Catherine Martin (zwanej przez przyjaciół CM). Wspólnie pojechali do Paryża, gdzie opracowali zarys akcji przyszłego filmu i zgromadzili wyczerpującą dokumentację Montmartre końca XX wieku. Studiowali przy tym tajemnice kankana, malarstwo Toulouse-Lautreca i zapiski kronikarzy, którzy relacjonowali dzieje paryskiej bohemy końca XIX wieku. Szybko zdali sobie sprawę, że historyczny Moulin Rouge ma całkiem współczesny wymiar - w klubie tym spotykali się bowiem przedstawiciele wszystkich klas i środowisk, od arystokratów i bogaczy, po robotników, artystów, przedstawicieli cyganerii artystycznej, girlsy i prostytutki. Współautor scenariusza Craig Pearce mówi: "Moulin Rouge był odpowiednikiem nowojorskiego Studia 54 z końca lat 70-tych, nocnego klubu, w którym obok bogatych i wpływowych przedstawicieli elity spotkać można było młodych, pięknych i biednych. Taka właśnie idea przyświecała impresario Moulin Rouge, Zidlerowi, który wraz z Josephem Ollerem zbudował "Pałac kobiet". Bawiono się w nim w rytmie szalonego kankana, tanecznego odpowiednika striptizu".
W czasie, gdy Luhrmann i Pearce pisali scenariusz, do pracy przystąpiła scenograf Catherine Martin. Jej zadaniem było stworzenie odrealnionej wizji świata, w której toczyć się będzie akcja filmu. Jak mówi: Zawsze zaczynamy od pedantycznego, precyzyjnego odtworzenia pewnych realiów historycznych, a następnie zmieniamy je tak, by sprostać wymogom scenariusza. Manipulujemy elementami, które tworzą filmowy świat, bo zależy nam, by odnaleźli się w nim współcześni widzowie. Baz chciał, by akcja toczyła się w świecie, który nazwał "prawdziwą sztucznością"; "wykreowanym" Paryżu, który mieściłby się w wymyślonej przez niego musicalowej konwencji; miejscu, w którym śpiew byłby czymś zupełnie naturalnym. Baz Luhrmann mówi: "Teatralność "Moulin Rouge" podkreślają cytaty z filmów zaliczanych do klasyki światowego kina. W naszym filmie nawiązujemy na przykład do stylu wielkich gwiazd lat 40-tych i 50-tych, powołujemy się na Marlenę Dietrich z "Błękitnego anioła", Ritę Hayworth z "Gildy" i "Kabaret" Boba Fosse. Mamy nadzieję, że dzięki tym odniesieniom widzowie bez trudu odnajdą się w historycznym kontekście, bo kluczem do sukcesu musicalu jest pełne zaangażowanie widza. W musicalu postacie czy intryga nie odkrywają się przed widzem stopniowo i powoli, ale szybko i zdecydowanie".
Muzyka i piosenki pełnią kluczową rolę w rozwoju akcji, Luhrmann stanął więc przed nie lada wyzwaniem: filmowe musicale dawno już wyszły z mody, powodzenie całego projektu zależało zatem od tego, czy reżyserowi uda się wypracować konwencję, która przemówi do współczesnego widza. Craig Pearce mówi: "Piosenki musiały być integralną częścią narracji, a nie tylko pustymi ozdobnikami, nadaliśmy więc im formę popisowych numerów. W efekcie mamy do czynienia z wielkimi, wyrazistymi gestami, które punktują akcję. Emocje targające bohaterami sięgają zenitu, nie mają więc oni innego wyjścia, jak zacząć śpiewać...". Producent Fred Baron jest zdania, że Luhrmannowi udało się stworzyć nowy rodzaj musicalu. Jak mówi: Baz wziął się za klasyczną konwencję i nadał jej zupełnie nową formę. W tradycyjnym hollywoodzkim musicalu widz zdawał sobie sprawę, że piosenki, które śpiewają aktorzy, nagrano wcześniej. Nasi aktorzy porwali się na rzecz niebywałą: śpiewali na żywo przez kamerą. Baz stara się przekonać nas, że śpiewanie jest aktorstwem, a śpiewając aktorzy wyrażają ducha granych przez siebie postaci, dzięki czemu widz może ich lepiej poznać.
