Il cast di Lovelace si arricchisce di due new entry, Juno Temple e Wes Bentley, che affiancheranno gli altri interpreti già annunciati, la protagonista Amanda Seyfried e Peter Sarsgaard. La Temple è stata chiamata ad interpretare la migliore amica di Linda Lovelace, la star di Gola Profonda, il cult a luci rosse diretto da Gerard Damiano negli anni Settanta, mentre Wes Bentley interpreterà il secondo marito di Linda, Larry Marchiano, che l'attrice sposò dopo il divorzio da Chuck Traynor. Il ruolo di quest'ultimo, anche lui attore, è affidato a Sarsgaard.
Recentemente Juno Temple è apparsa nell'avventuroso I tre moschettieri in 3D, mentre Bentley è nel cast dell'atteso The Hunger Games. Lovelace non è l'unica biopic in lavorazione sull'attrice di Gola Profonda, visto che da tempo si parla anche di Inferno: A Linda Lovelace Story, anche questo incentrato sulla controversa storia dell'icona del cinema a luci rosse.