Baz Luhrmann: "Nasi bohaterowie odkrywają się przed nami poprzez śpiew. Zdawaliśmy sobie więc sprawę, że odtwórcy głównych ról muszą być utalentowanymi, a zarazem śpiewającymi aktorami".
Rolę Satine, pięknej kurtyzany z Moulin Rouge, powierzono Nicole Kidman, którą Luhrmann i odpowiedzialna za sprawy obsadowe Ronna Kress zobaczyli w broadwayowskiej inscenizacji "The Blue Room" Davida Hare'a. Aktorka mówi: "Satine to kurtyzana, która zarabia na życie w nocnym klubie. Pochodzi z biednej rodziny, a Zidler - impresario Moulin Rouge - uczynił ją taką, jaką jest. Satine nie chce przez całe życie taćzyć kankana - marzy, by zostać aktorką. Jest silna wewnętrznie i potrafi manipulować innymi. Ma wiele twarzy, bo płacą jej za kreowanie iluzji. Christian sprawia, że zaczyna wierzyć, iż jej marzenia mogą się spełnić, ulega mu więc bez reszty".
Luhrmann i Kress mieli wielu kandydatów do roli Christiana, w końcu jednak zdecydowali się powierzyć ją Ewanowi McGregorowi. Aktor mówi: "Całe życie czekałem, by móc zaśpiewać i zatańczyć na ekranie. Chodziłem do szkoły muzycznej i tańczyłem jako dziecko, zawsze bowiem uwielbiałem klasyczne musicale z lat 40-tych. Na planie "Moulin Rouge" doprowadzałem wszystkich do szału, bo na samą myśl, że robimy coś, czego nikt nie próbował od lat, rozpierała mnie energia, której nie potrafiłem opanować. Nigdy dotąd nie grałem kogoś tak pochłoniętego miłością jak Christian. Dla niego liczy się tylko uczucie - od chwili, gdy spotyka Satine, myśli tylko o niej. Wszystko inne przestaje mieć dla niego znaczenie.
Luhrmann zdawał sobie sprawę, że o powodzeniu filmu zadecyduje to, czy Kidman i McGregor utworzą zgrany duet. Kidman występowała na scenie w Nowym Jorku, McGregor - w Londynie, nie mogło więc być mowy o wspólnych zdjęciach próbnych. Reżyser mówi: "Zaufałem swojej intuicji i nie pomyliłem się. Jak tylko spotkali się na planie, coś między nimi zaiskrzyło. Świetnie się uzupełniali - ona jest elegancka i powściągliwa, on - energiczny i pełen życia". Przed rozpoczęciem zdjęć Kidman i McGregor zawarli pewien układ. Nicole Kidman mówi: "Zawarliśmy milczącą umowę, że będziemy się wspierać ze wszystkich sił, wspólnie podejmować ryzyko i bez wahania zrobimy z siebie kompletnych idiotów, jeśli tylko wymagać będzie tego dobro filmu. Cieszę się, że dane mi było pracować z ludźmi, którzy gotowi byli spróbować czegoś nowego, czegoś, czego nikt dotąd nie próbował. Na planie panowała atmosfera entuzjazmu, czułam, że otaczają mnie ludzie, którzy wierzą w powodzenie naszego filmu".
Rolę Toulouse-Lautreca gra John Leguizamo ("Mordercze lato", "Romeo i Julia"). Choć wiele filmów przedstawia go jako oschłego, zdeklasowanego arystokratę, w rzeczywistości Toulouse był niezwykle dowcipny, seplenił niczym kaczor Duffy z kreskówek i mimo ciężkiej choroby żył pełnią życia. Aktor mówi: "Na planie czułem się, jakbym był Lautrekiem. Nosiłem specjalny aparat i niemal cały czas stałem na kolanach, balansując na protezach kostek, z których każda ważyła 15-20 kilogramów. Ledwie mogłem się ruszać, drętwiały mi nogi, a musiałem tak stać przez około 40 minut, doskonale więc rozumiałem, co musiał czuć mój bohater. Bazowi udało się ukazać smutek Lautreca, a zarazem przydać mu humoru i odrobiny szaleństwa. Toulouse jest pełen pasji, w naszym filmie pełni rolę katalizatora. Jest przy tym szalonym alkoholikiem, wielkim amatorem absyntu. Uosabia ducha artystycznej bohemy i jak każdy artysta żyje pełnią życia. To bardzo piękna rola".
Rolę Harolda Zidlera, impresario Moulin Rouge, gra ceniony aktor brytyjski Jim Broadbent ("Gra pozorów", "Strzały na Broadwayu", "Brazil"). "Zidler kocha sztukę, ale - jak sądzę - bardziej liczy się dla niego forma niż treść. Widowisko, efekt końcowy jest dla niego wszystkim. Żeby zdobyć pieniądze na show, sprzedałby własną matkę - dla niego cel uświęca środki. Zidler jest gruby jak beka, musiałem więc nosić specjalny kostium, rudą perukę, sztuczne brwi, wąsy i bokobrody. Mój bohater jest postacią stylizowaną, ale muszę przyznać, że w swoim życiu spotkałem wielu takich jak on" - mówi.
W roli księcia, adoratora Satine, oglądamy Richarda Roxburgha ("Mission Impossible 2"). Aktor mówi: "Książę to flegmatyczny Anglik, który godzi się sfinansować następną rewię Moulin Rouge, zafascynowany jest bowiem Satine. Gdy uświadamia sobie, kim jest jego ukochana, zaczyna ujawniać cechy patologiczne. Pociąga go półświatek, wychował się bowiem w społeczeństwie, które narzucało bardzo surowe zasady. Nic zatem dziwnego, że gdy po raz pierwszy zakochuje się, przestaje panować nad emocjami... ".
Kluczową dla rozwoju akcji rolę Nieprzytomnego Argentyńczyka gra polski aktor Jacek Koman, który od lat pracuje w Australii. Jacek Koman mówi: "Nieprzytomny Argentyńczyk jest aktorem i tancerzem tango, jednym z przedstawicieli bohemy, członkiem grupy artystów, którzy pracują w Moulin Rouge i widzą siebie jako rewolucjonistów. Cierpi na rzadką przypadłość, narkolepsję i zasypia w najmniej odpowiednich momentach. Jest karykaturą macho, super męskim ogierem, który z powodu swojej przypadłości kompromituje się na każdym kroku".
Realizację poprzedził okres prób, które odbywały się w House of Iona, wielkim wiktoriańskim domostwie, które Baz Luhrmann obrał za swoją siedzibę. Ewan McGregor mówi: "Próby zajęły nam cztery miesiące. Co ciekawe - początkowo nikt z nas nie myślał o śpiewaniu, aż tu nagle po dwóch tygodniach zdaliśmy sobie sprawę, że śpiewamy. Dzięki próbom śpiewanie stało się naszą drugą naturą".
