影片的女主角克里斯蒂娜由年仅18岁的新秀艾美·罗萨姆出演，导演乔伊认为艾美年纪虽轻却潜力十足。艾美·罗萨姆7岁起就在大都会歌剧院演出，她拥有美妙的歌喉和出色的表演才华，这些都让导演乔伊对她的嗓音深具信心。此外，艾美·罗萨姆曾演出过20多部歌剧作品，并接拍过许多热门电视剧。

　　影片中的另一位男主角拉乌尔子爵由百老汇舞台剧演员帕德里克·威尔逊担任。帕德里克·威尔逊以往演出过《俄克拉荷马之恋》里的西部纯情男，也演过歌舞剧《一路到底：脱线舞男》中被迫全裸跳脱衣舞的贫穷男子，年纪虽不满三十，但主演音乐歌舞剧的经验却十分丰富。在电影版里，拉乌尔的性格将比音乐剧版更为积极、主动，他与“歌剧院幽灵”的斗争将更明显，两人的打斗动作也多，为此帕德里克·威尔逊还接受了不少武术训练。

　　《歌剧魅影》的故事发生在法国的巴黎歌剧院。这个歌剧院，因为它的复杂结构和长久的历史，本身就充满了神秘的气氛。该剧院有2531个门，7593把钥匙，六英里长的地下暗道，整个歌剧院占地三公顷，有七层之高。而且，更惊人的是，在歌剧院的最地层，有一个容量130663.55立方尺、深6公尺的蓄水池。如果观众走到地下室的最下面一层，就可以看到它漆黑黏稠的水面。歌剧院每隔十年左右就要把这里的水全部抽出，换上清洁的水。据说这个水池是当年在修建歌剧院，发掘地下室的时候，不小心碰到地下水形成的。当时的建筑师Charles Garnier花了八个月的时间把所有的水抽干，但是为了使建筑物的地基坚固，他设计的地下室的墙和地板都是用双层的防水结构。之后，他把最后一层充水，让水把墙的缝隙填满，使更结实。本来只是偶然设计的结构，但是在层层的地下室之下，忽然出现水池，竟然为电影造出了摇曳的灯光和形状古怪的小船。