Dopo l'annuncio del cameo di Demi Moore, che in Lovelace interpreterà l'attivista femminista Gloria Steinem, altri due attori si uniscono al cast. Adam Brody ed Eric Roberts affiancheranno la protagonista Amanda Seyfried (Linda Lovelace) e Peter Sarsgaard (il suo violento marito Chuck Traynor). Adam Brody interpreterà il pornodivo Harry Reems, co-star maschile de La vera gola profonda a fianco della Lovelace, mentre Eric Roberts comparirà nel ruolo dell'esperto nel riscontrare le menzogne Nat Laurendi, chiamato a confermare gli eventi narrati da Linda Lovelace nella sua autobiografia.
Lovelace sarà basato sul libro di Eric Danville The Complete Linda Lovelace e ricostruirà la vita dell'attrice attraverso tre interviste rilasciate in tre diversi momenti della sua vita: l'esordio da pornostar che trasformò la giovane Linda Boreman in una celebrità e il rifiuto del mondo del porno, dopo l'abbandono del marito, che portò la Lovelace ad assumere posizioni radicali femministe e a combattere l'industria del porno col nome di Linda Marchiano. Il film, attualmente in produzione a Los Angeles, vede nel cast anche Hank Azaria, Wes Bentley, Bobby Cannavale, Chris Noth, Robert Patrick, Sharon Stone e Juno Temple. James Franco è in trattative per comparire in un breve cameo nel ruolo del fondatore di Playboy Hugh Hefner.