陈冲是上海人,为了这部电影,从开机前一个多月就开始找老师学习重庆话,到了现场也坚持一遍一遍打磨方言熟悉度。以陈冲为榜样,白举纲前期筹拍阶段也做足准备。拍摄需要先塑造陈新桥的中年形象,原本娃娃脸的他趁着筹备期减超过15斤。来到片场,提前一天晚上尽量喝水,让自己次日更显浮肿和疲惫,以突出角色的中年感。电影《莫斯科行动》故事背景为上世纪90年代,因涉及到真实案件改编,且涉及年代、跨境等因素,为确保细节的真实性,主创研究海量资料。导演邱礼涛表示:“我是从90年代过来的,当时这个案件发生的时候很轰动。知道要拍这部电影时,也研究了很多资料,对这个案件我几乎已经成‘半个专家’了。”而编剧陈大明90年代初在俄罗斯亲身经历,更是为片中细节的充足和真实提供了保证。