Avant d'être un long métrage, Les Matins merveilleux a d'abord existé sous la forme d'un court : Queen Size. Avril Besson avait commencé à écrire le film, mais les difficultés de financement rendaient ses héroïnes difficiles à imaginer pour ses interlocuteurs. Elle a alors conçu ce court comme un véritable "teaser émotionnel", afin de révéler à l'écran l'alchimie entre India Hair et Raya Martigny.
Connue pour son activité de mannequin et sa popularité sur les réseaux sociaux, Raya Martigny ne semblait pas, de prime abord, correspondre au personnage de Marina. En pleine période de Covid, la réalisatrice découvre pourtant, à travers une simple vidéo de présentation tournée dans l'intimité de sa chambre, une vulnérabilité inattendue. Une sincérité qui convaincra immédiatement Avril Besson de lui confier le rôle.
Pour incarner Titou, Avril Besson souhaitait avant tout un acteur doté d'un véritable accent du Sud. La directrice de casting lui propose alors Éric Cantona, choix qui s'impose rapidement comme une évidence. Fascinée depuis l'enfance par l'ancienne légende de Manchester United, la cinéaste s'est amusée à lui offrir un contre-emploi délicat : celui d'un homme doux, solitaire et passionné de disco.
Le décor principal du film, la plage de Cavalière, est intimement lié aux souvenirs personnels de la réalisatrice, qui y a passé de nombreuses vacances. En choisissant d'y tourner hors saison, elle a pu capter la beauté mélancolique des stations balnéaires désertées. Restaurants fermés, rues vides et absence de touristes ont transformé les lieux en un véritable plateau de cinéma à ciel ouvert.
L'une des scènes les plus bouleversantes du film puise directement dans la vie d'Avril Besson. Le message laissé sur le répondeur de Charlie est en réalité celui de sa propre grand-mère, décédée pendant l'écriture du scénario. La réalisatrice raconte avoir retrouvé cette dernière sans vie après un rendez-vous qu'elle lui avait donné, une expérience intime qui a profondément teinté le film d'une mélancolie inattendue.