Twórcy filmu każdy kolejny etap produkcji traktowali z należytą powagą i szacunkiem. Jak mówi Howard: „W opowiadaniu jakiejkolwiek historii istnieje duża dowolność, sterowana kreatywnością jej twórcy. Naszym zadaniem było przekazanie obrazu rzeczywistego świata, a jednocześnie próba skondensowania całego życia bohatera i pokazania tego na ekranie. Przyświecało nam jak najbardziej prawdziwe i nieprzekłamane podejście, przyjmując za myśl przewodnią autentyczność.”
W celu wzmocnienia poczucia realizmu i osiągnięcia maksymalnej prawdy emocjonalnej twórcy PIĘKNEGO UMYSŁU zdecydowali się na kręcenie zdjęć do filmu w kolejności chronologicznej wydarzeń. Tego typu technika zdjęciowa jest obecnie niezwykle rzadką praktyką i pewnego rodzaju luksusem w świecie filmu. To trudne ze względów logistycznych zadanie jest jednakże niezwykle pomocne z punktu widzenia aktorów, dlatego też propozycja zastosowania podobnej metody twórczej przy tworzeniu PIĘKNEGO UMYSŁU wyszła ze strony Russella Crowe’a. Sam reżyser filmu, Ron Howard, pracował już wcześniej w podobny sposób przy „American Graffitti” George’a Lucasa, jak również swoim własnym obrazie „Apollo 13”. Do korzyści płynących z tego rodzaju podejścia nie trzeba było go zatem przekonywać.
Jak wspomina pracę Howard: „Tego rodzaju obrazy to popisy gry aktorskiej, niezwykle wyczerpujące i wymagające z punktu widzenia zaangażowania emocjonalnego. Nie należy również zapominać, że w trakcie trzymiesięcznej pracy musieliśmy przenieść na ekran kawał życia człowieka. Ta filmowa podróż w wykonaniu Russella Crowe’a jest bardzo złożona i opiera się w dużym stopniu na znacznych różnicach w psychice, widocznych w każdej kolejnej scenie. Nie zapominajmy również, że na ekranie Russell starzeje się o ponad 40 lat. Zatem efektywność pracy w kolejności chronologicznej wydaje się być naturalną konsekwencją spójności jaką aktorzy odczuwają wraz z rozwojem akcji. Jest to, jak się wydaje, bardziej naturalne podejście, a z naszych obserwacji możemy wysnuć wniosek, że zabieg ten był wprowadzony z dużą korzyścią dla aktorów i przy ich pełnej aprobacie.” Korzyść ta przekładała się zarówno na samego reżysera, jak i autora zdjęć Rogera Deakinsa. Howard wyjaśnia: „Z punktu widzenia stylistyki filmu, zmienia się ona z każdą kolejną sceną i przejściem do poszczególnych etapów życia Nasha. Tonacja kolorystyczna, oświetlenie i kompozycja planu zostały potraktowane w sposób płynny, dopasowany do kolejnych emocjonalnych i psychicznych stanów głównego bohatera, jego siły więzi z żoną Alicią, znajomymi i własnymi ideami naukowymi. Dzięki chronologii kręcenia zdjęć zarówno Roger (Deakins), jak i ja sam mogliśmy w większym stopniu kontrolować to, co się dzieje na ekranie, pozwalając sobie przy tym na większą swobodę w dokonywaniu konkretnych wyborów twórczych. Niezwykle pomocna i inspirująca zarazem była możliwość obserwowania aktorów, wyciągania wniosków z ich interpretacji postaci i uczenia się niejako całej historii, którą chcieliśmy pokazać w jak najbardziej wierny i przekonujący sposób.”
Przed rozpoczęciem dni zdjęciowych, planowanym na 27 marca 2001 roku w Princeton, New Jersey, Howard zarządził dwutygodniową sesję próbną z udziałem aktorów. Jak mówi autor scenariusza Akiva Goldsman: „Naszym zamierzeniem było oswojenie aktorów z tym niełatwych przecież tekstem, jak również sprawdzenie jak sobie z nim poradzą.” Na etapie przedprodukcyjnym, Howard i producent wykonawczy Todd Hallowell wystosowali do Johna Nasha zaproszenie do wzięcia udziału w krótkim wykładzie, w którym naukowiec miał udzielić filmowcom wskazówek na temat swojej pracy, idei matematyki ścisłej i swojego własnego stylu. Miało to pomóc twórcom w zrozumieniu, chociaż w niewielkim stopniu pracy i umysłu geniusza. Jak wspomina Howard: „Największą korzyścią było dla nas zobaczenia Nasha jako człowieka rzeczywistego, z krwi i kości, żyjącego na własnych zasadach, w swoim własnym świecie.”
Reżyser dodaje: „PIĘKNY UMYSŁ nie jest lekcją matematyki, ani wykładem nauk ścisłych, ale dołożyliśmy wszelkich starań, aby wypaść jak najbardziej wiarygodnie. Szczegóły wydawały nam się równie, a może nawet i bardziej istotne niż ogólny zarys, podobnie jak miało to miejsce przy kręceniu zdjęć lotu kosmicznego w „Apollo 13””. W świetle tej deklaracji nie dziwi fakt, że przy filmie zaangażowano w charakterze konsultanta profesora matematyki z Barnard College - Dave’a Bayera. Bayer był obecny na planie filmowym i nadzorował sekwencje rozgrywające się w Princeton i dotyczące ścisłości naukowej omawianych na ekranie kwestii matematycznych. Uważny odtwórca swoich ról, znany z precyzyjnego podejścia do granych przez siebie postaci - Russell Crowe, musiał wykazać się dużą pomysłowością chcąc stworzyć przekonujący obraz postaci Johna Nasha - i to w dodatku portretując burzliwe 47 lat jego życia. Jak wspomina sam aktor: „Niełatwo było znaleźć jakiekolwiek źródła mówiące o Nashu jako człowieku. Pomimo tak znacznego dorobku naukowego i uznania w środowisku matematycznym, nie można o nim powiedzieć, że był osoba publiczną. Dokumentacja na jego temat jest naprawdę znikoma, szczególnie zaś, jeśli chodzi o wcześniejsze momenty z jego życia.”
Przygotowując się do swojej roli Crowe z uwagą przeglądał kasety wideo pokazujące najświeższe materiały filmowe z udziałem matematyka, czytał biografię geniusza autorstwa Sylvii Nasar, jak również sięgnął do publikacji naukowych Nasha. Przestudiował również bogatą dokumentację na temat schizofrenii i starał się dociec w swoich aktorskich badaniach, w jaki sposób pracuje umysł genialnego matematyka. Jak twierdzi na podstawie własnych obserwacji: „Umysł Nasha przywołuje na myśl raczej to, jak zwykliśmy odnosić się do umysłów artystów, nie zaś przedstawicieli nauk ścisłych. Ma on tę rzadką umiejętność, że potrafi rzucić okiem na serię równań i bez większego zastanowienia udzielić prawidłowej odpowiedzi, co do jego rozwiązania.” Z uwagi na rozbieżność planów związanych z pracą, nie mogło dojść do spotkania Crowe’a i Johna Nasha przed rozpoczęciem kręcenia zdjęć. Jednak Nash, mieszkający w Princeton odwiedził plan filmowy wkrótce po rozpoczęciu kręcenia materiału zdjęciowego do „Pięknego umysłu” w tym mieście. Jak wspomina aktor, który zaprosił naukowca na pogawędkę przy herbacie: „Spotkałem się z Nashem tego właśnie dnia i muszę przyznać, że sama jego obecność wiele mi dała. Stanięcie twarzą w twarz z żywą legendą i wielkim autorytetem naukowym jest niezwykle inspirujące.” John Nash miał okazję obserwować pracę nad filmem również w czerwcu 2001 roku, kiedy to ponownie, tym razem w towarzystwie żony Alicii i syna Johnny’ego, odwiedził plan zdjęciowy.
Jennifer Connelly, aktorka odtwarzająca w filmie rolę żony naukowca z ogromnym entuzjazmem mówi o spotkaniu swojego ‘alter ego’ - Alicji Nash. „To było niesamowite przeżycie - możliwość spotkania się z panią Nash i wysłuchania jej wspomnień. Kiedy zapytałam czy jest może coś, co chciałaby zobaczyć w filmie, ona w jak najbardziej bezpretensjonalny sposób odparła - wszystko w twoich rękach.”
Pozostali aktorzy również na swój sposób przygotowywali się do ról w PIĘKNYM UMYŚLE. Oprócz klasycznych przygotowań w rodzaju - oglądanie filmów z lat 50-tych i 60-tych, czytanie książek o okresie powojennym, niektórzy odwołali się do bardziej wyrafinowanych praktyk typu - nauka gry „Go”. Ta znana już przed trzema tysiącami lat dość skomplikowana gra planszowa rozwijała zmysł konkurencji u młodych studentów Princeton, co widać również na ekranie.
