Entièrement tourné au sein des studios Cinecitta, Casanova présente toutes les caractéristiques d'une superproduction monumentale : 600 perruques, plus de 1 000 costumes, 186 interprètes, dont une géante de 2m38 et pesant 270 kilos, une équipe de 200 personnes, 2 500 figurants, un budget de 6 milliards de lires... autant de chiffres qui démontrent la taille monstrueuse de l'entreprise. La scène du carnaval de Venise nécessita à elle seule la création de décors gigantesques, dont un palais et une église, ainsi que la construction d'une tête de statue géante.
Federico Fellini choisit Donald Sutherland pour le rôle-titre en raison de son "visage flou, vague, aqueux, qui fait penser à Venise". L'acteur avait impressionné le maître de par sa prestation dans le film fantastique Ne vous retournez pas (1973), dont l'action se déroule à Venise. Pour interpréter Casanova, le comédien dut se soumettre à une centaine de maquillages différents.
Au cours du tournage, plusieurs bobines de pellicule impressionnée ont été volées par de mystérieux rançonneurs.
Casanova a remporté l'Oscar des Meilleurs costumes en 1976. Ceux-ci ont été conçus par Danilo Donati.
Depuis son premier long métrage Le Cheik blanc en 1952, Federico Fellini confie la musique de ses films à Nino Rota. Le compositeur travaille ainsi sur quinze films du réalisateur, signant entre autres les mélodies de La Strada, La Dolce Vita, Huit et demi, ou Amarcord. Leur collaboration est interrompue par la mort de Nino Rota en 1979.