Avant d’être un long métrage de fiction, Miss Mermaid a d’abord existé sous la forme d’un documentaire consacré à Alexia Colibert, surnommée « la sirène de Fécamp ». Fascinées par cette jeune femme qui s’était offert une coûteuse queue de sirène pour pratiquer le “mermaiding”, les réalisatrices Pauline Brunner et Marion Verlé ont commencé à la filmer presque sans moyens, en totale autonomie. Le documentaire, finalement diffusé par France Télévisions, leur a ensuite donné envie d’adapter cette histoire au cinéma. La fiction leur a permis d’aller plus loin dans l’intimité du personnage principal et d’explorer plus librement les thèmes de l’émancipation et de l’identité.
Pour leur premier long métrage, Pauline Brunner et Marion Verlé n’ont pas choisi la facilité. Une grande partie du tournage s’est déroulée en mer, sur les côtes normandes, entre septembre et octobre, dans des conditions parfois extrêmes. L’équipe a dû faire face à des tempêtes, des infiltrations d’eau dans le matériel, une panne de bateau ou encore des méduses. Les scènes sous-marines ont nécessité l’intervention de cadreurs spécialisés, tandis que techniciens et réalisatrices ont eux-mêmes enfilé des combinaisons pour travailler dans une Manche glaciale. Cette immersion physique a contribué au réalisme très sensoriel du film.
Pour interpréter Fanny, Aloïse Sauvage s’est soumise à une préparation digne d’une sportive de haut niveau. L’actrice a suivi pendant plusieurs mois des cours d’apnée et d’entraînement avec monopalme afin de maîtriser les déplacements d’une sirène à l’écran. Elle a même obtenu une licence d’apnée pour les besoins du film. La queue de sirène utilisée pendant le tournage pesait près de 15 kilos, rendant chaque scène aquatique particulièrement éprouvante. Malgré la présence d’une doublure professionnelle, Aloïse Sauvage a tenu à réaliser elle-même la majorité des séquences sous l’eau.
La transformation de Fanny passe autant par son parcours intérieur que par l’image du film. Les réalisatrices ont conçu une évolution visuelle très précise à travers la photographie et la colorimétrie. Au début du récit, les teintes dominantes oscillent entre le gris métallique et le vert d’eau, reflétant la monotonie du quotidien de l’héroïne. Peu à peu, les couleurs deviennent plus vives, notamment avec les cheveux roses de Fanny et ses tenues de plus en plus flamboyantes. L’arrivée à Bilbao pour le concours de Miss Mermaid marque ainsi une véritable explosion chromatique, presque féerique.
Le trio formé par Aloïse Sauvage, Thomas VDB et Annie Mercier repose sur des personnalités venues d’univers très différents : musique, humour, théâtre ou performance. Thomas VDB a d’ailleurs rejoint le projet seulement un mois et demi avant le début du tournage. Les réalisatrices ont encouragé les acteurs à improviser sur le plateau afin de renforcer la spontanéité des dialogues et des relations entre les personnages. Alison Wheeler, qui interprète Anémone, a notamment apporté beaucoup d’autodérision à son personnage grâce à ses improvisations. Cette liberté de jeu a largement contribué au ton singulier, à la fois tendre et décalé, du film.