The Last Showgirl est écrit par Kate Gersten. Elle adapte pour l'occasion sa pièce intitulée Body of Work, qu'elle avait écrite dix ans plus tôt alors qu'elle était étudiante à Julliard. Elle avait assisté aux ultimes représentations de la revue Jubilee !, spectacle à la longévité record de Las Vegas.
Kate Gersten et la réalisatrice Gia Coppola se connaissent bien puisque la première est mariée à Matt Shire, le cousin de la seconde. Les deux femmes partagent une passion pour la ville de Las Vegas. Quand Coppola a lu la pièce, elle a été séduite par la relation mère-fille et par le cadre du récit : "j’ai découvert l’univers de ces danseuses et de ce spectacle dont je ne soupçonnais pas qu’il était à ce point emblématique de Las Vegas. Puis, au fur et à mesure de ma lecture, je me suis rendu compte que ce spectacle était parvenu à un très haut degré de maîtrise et de sophistication. Il a aujourd’hui disparu et, à mes yeux, il incarne, de manière métaphorique, tout ce que notre culture met au rebut, qu’il s’agisse d’êtres humains, d’architecture ou de toute autre chose."
Gia Coppola n'avait aucune actrice en tête pour jouer Shelly, jusqu'à ce que son cousin Matt Shire lui souffle le nom de Pamela Anderson, l'encourageant à visionner le documentaire Pamela, A Love Story. La réalisatrice se souvient : "En effet, par beaucoup d’aspects, la vie de Pamela ressemble à celle de Shelly – celle d’une femme avec laquelle il ne faut pas s’arrêter aux apparences et qui conserve une part d’optimisme quelles que soient les épreuves de la vie. Je disais souvent à Pamela que Shelly trouve toujours le moyen de positiver et qu’elle sait rendre le sourire aux autres – et, à cet égard, Pamela lui ressemble. C’est une véritable artiste, une grande cinéphile, férue de philosophie et de poésie, et elle écrit très bien."
Gia Coppola a contacté Billie Lourd pour lui proposer un rôle dans The Last Showgirl, en lui laissant le soin de choisir celui qui l'intéressait le plus. À sa grande surprise, la comédienne a jeté son dévolu sur celui d'Hannah, la fille de l'héroïne : "je m’étais imaginée que n’importe quelle actrice aurait saisi l’occasion de jouer l’une des danseuses, ne serait-ce que pour porter leur magnifique tenue de scène ! Mais elle s’est pas mal identifiée à Hannah en raison de ses rapports avec sa mère, Carrie Fisher, et des rapports de celle-ci avec sa grand-mère, Debbie Reynolds, qui, avec ses one-woman-shows, fait partie intégrante de la mythologie de Las Vegas. C’est donc un univers que Billie connaît très bien [...]".
L'un des enjeux majeurs du film est l'invisibilisation par la société des femmes passé un certain âge. Gia Coppola commente : "Au fond, le film parle de ces femmes qui voudraient encore appartenir à un milieu qui ne veut plus d’elles – et j’ai le sentiment qu’on est tous passés par là à un moment de notre existence".
Le tournage n'a duré que 18 jours, et Gia Coppola a dû avancer la période de préparation juste après les fêtes de fin d'année en raison de l'agenda de Jamie Lee Curtis. La réalisatrice relate : "Pamela [Anderson] a invité les comédiennes qui jouaient les jeunes danseuses chez elle, elle leur a préparé à dîner, elle leur a expliqué quelques-unes de ses recettes et c’est ce genre d’échanges qui a permis de créer des liens familiaux entre elles. On a également rencontré des danseuses de la revue Jubilee ! qui nous ont raconté leurs souvenirs."
The Last Showgirl a été tourné en pellicule 16 mm, un grain d'image qui permet de renforcer la dimension intimiste du film. Gia Coppola revient sur ce choix : "C’était important pour moi car le film parle d’un personnage qui s’accroche à une époque révolue – époque qui tranche avec la période contemporaine – et c’était une manière de mettre en valeur une forme d’authenticité à travers les textures, tout comme on a privilégié d’authentiques instruments de musique et non des synthés."
Le film contient une scène dans laquelle Jamie Lee Curtis se met à danser sur Total Eclipse of the Heart. En faisant des recherches pour son rôle, l'actrice a découvert qu'il y avait des serveuses qui échappent aux obligations syndicales et qui sont en fait des chanteuses et danseuses qui ont la possibilité de monter sur un podium et de se produire en public pendant leur service. La réalisatrice a profité de cette anecdote pour lancer un défi à la comédienne : "Dans les casinos, il y a constamment de la musique et, à un moment donné, Total Eclipse of the Heart passait et Jamie m’a dit qu’elle trouvait que c’était typiquement le genre de chanson qu’Annette, son personnage, aimait. Par conséquent, j’ai fait en sorte de passer cette chanson le premier jour de tournage, et j’ai demandé à Jamie de grimper sur le podium et de danser ! Je dois dire qu’elle a été prise de court, ce qui ne l’a pas empêchée de déployer une énergie incroyable dès la première prise."