蒼井優在《間諜之妻》飾演不惜為丈夫赴湯蹈火的妻子聰子，高橋一生飾演她的老公優作，是一名在神戶做生意的商人。編劇濱口龍介與野原位未參與選角，異口同聲表示「這部分交由導演與製片決定」，野原則透露寫劇本時，雖沒想過要找誰演，但內心是想著40、50年代的女演員來勾勒角色。
濱口對選角沒有提出意見，但坦言：「我內心是希望演員的表演不要很單一好懂，因為《間諜之妻》有趣之處就在那種曖昧不明的感覺。高橋有時看起來很冷淡，有時又會看到他很真誠的一面，讓人好奇他真實的模樣；而蒼井優能演出聰子賢淑可愛的魅力，在故事最後也能為愛變成猛獸，可塑性很強。」
針對選角，黑澤清說明：「無論是要用較老派的說話方式，或是表演符合該年代的舉止行為時，演員都必須非常自然地駕馭，才能詮釋出《間諜之妻》的時代感，這得經過縝密的表演規劃。我們需要演技一流的演員，而現今日本電影圈，符合年齡設定且第一個想到的人選，就是蒼井優與高橋一生。」
