Режиссерами сериала стали американец Денни Берри, снявший «Лагуну», и француз Джулиус Берг, снявший сериал «Фалько». Зато сценаристы российские – Игорь Тер-Карапетов, автор сценария сериалов «Убить Сталина» и «Взрыв из прошлого», и Олег Кириллов, главный редактор кинокомпании Star Media Russia, написавший украинскую «Волчицу» и «Стреляющие горы». Российский и композитор – Алексей Айги. Кроме Ваины Джоканте, в проекте заняты Максим Матвеев, играющий Вадима Маслова, а также Джон Корбетт, Кристофер Ламберт, играющий Крамера, живущий в Англии хорватский актер Раде Шербежия, Светлана Ходченкова, Александр Михайлов, Дарья Мельникова, Алексей Гуськов, который воплотил на экране образ Жоржа Ладу, Ксения Раппопорт, играющая его главного противника «фрейлейн Доктор», и Александр Петров, игравший в «Фарце» и в «Полицейском с Рублевки». Федор Бондарчук играет мужа героини, Джона Маклеода. Французский актер ирландского происхождения Ойсин Стак играет Габриэля Астрюка, а Жорж Девдариани – руководителя германской разведки Вальтера Николаи. Что касается исполнительницы роли главной героини, то тридцатипятилетняя Ваина Джоканте играла в таких заметных французских фильмах, как «Распутник», «Замкнутый круг» и «Инспектор Беллами». Ее партнер Максим Матвеев из МХТ им. Чехова в кино известен ролями Николая Ставрогина в «Бесах» Владимира Хотиненко и Григория Белаша в «Следователе Тихонове» Сергея Снежкина и Эдуарда Оганесяна. А в ожидаемой премьере «Анны Карениной» Карена Шахназарова он появится в роли Вронского. Как рассказывает Матвеев, «на протяжении всей истории этот парень сильно меняется и физически, и морально, в какой-то момент выбрав не служение родине, а служение женщине. Мне интересно было сыграть ощущения, которые Маслов испытывал во время и после химической атаки. Чтобы лучше их понять, я изучал разные источники, узнавал, как применявшиеся в войну яды влияли на человека. То, что в процессе этих атак происходило с людьми, не описать словами. Это страшно. Но играть это было интересно».
Светлане Ходченковой пришлось сыграть вымышленную шпионку Златку Дженич. Светлана признает, что в процессе работы над ролью пришлось освоить много нового: «Эта девушка говорит на английском и сербском, ей приходится бегать и стрелять – раньше у меня не было такого опыта в кино».
Зарубежным «мегазвездам» тоже нашлось применение на второстепенных ролях. Так, Рутгер Хауэр предстанет в образе королевского судьи, помогающего Мате Хари вернуть дочь, а Джон Малкович сыграет Эмиля Гиме, создателя Национального музея восточных искусств, открывшего Мате Хари дорогу на сцену.
Первые три месяца съемки проходили в Португалии, затем были перенесены в Петербург и Москву, а после России съемки вновь перенеслись в Португалию. Здесь съемочную группу привлекла хорошо сохранившаяся европейская архитектура конца XIX – начала XX века: дворцовые и парковые комплексы, роскошные здания, живописные места той эпохи. Ведь во время Второй мировой войны эта столица избежала ковровых бомбардировок союзной авиации. А в России и Украине снимались батальные сцены Первой мировой войны, а также жизнь и развитие карьеры русского возлюбленного Маты Хари. Судя по интервью продюсеров, они перекрестили Вадима Маслова во Владимира Маслова (очевидно, чтобы иностранные зрители не заморачивались редким русским именем Вадим) и из пехотного штабс-капитана произвели его в капитаны российской разведки (это чтобы сюжет поинтереснее был).
Судя по всему, по сравнению с предшествующими киноверсиями жизни и судьбы Маты Хари нынешний сериал будет довольно густо насыщен историческими персонажами, выступающими под своими подлинными именами. Кроме того, он охватит если не весь жизненный путь героини, то по крайней мере его последние пятнадцать лет, наиболее насыщенные событиями.
Владислав (Влад) Ряшин, основатель и генеральный продюсер компании Star Media, подчеркивает: «„Мата Хари“ – это история об исключительно сильной женщине, прожившей короткую, но невероятно драматичную, эпатажную и яркую жизнь. У нас получился глобальный международный продукт: интернациональный каст, съемки в трех странах, озвучание в Америке. Так как не для всех актеров английский – родной язык, то роли продублированы „нейтив спикерами“, используя технологию точной укладки в артикуляцию. У нас более сотни героев, и у каждого будет свой голос».