片中楊祐寧飾演接收不同角色意識的死刑犯，有如數個靈魂共棲的「宿主」，性格多樣。監製林秉聿透露，近年楊祐寧雖然多在中國大陸拍戲，但他看過《複身犯》劇本後，態度十分積極，只要有空檔就回台灣與大家見面、討論。片中楊祐寧不但展現忽男忽女、時而無辜、時而邪惡的面貌，且全程投入，成為出品人之一。
拍攝前，蕭力修先安排楊祐寧與陳以文、王淨、李銘忠、林哲熹等演技派卡司一起排練。由於楊祐寧必須演出各種角色的人格特質，還得分別與不同演員再次讀本，了解彼此的狀態。之後這些演員又各自錄下演出片段供楊祐寧參考，以讓他做出不同人格上身時的表情、肢體反應。
蕭力修稱讚楊祐寧的表演並非模仿式的表演，而是消化了解角色心理與行為後的重新詮釋。「我覺得楊祐寧這次表演很辛苦，他為了演人格的變化，把每個角色的故事背景、個性、欲望動機，從頭到尾整理清楚，也不斷和大家討論。
《複身犯》攝製預算約7,000萬元，除獲1,000萬元國片輔導金，台中與台南市府也各補助400萬元、180萬元，高雄市府的「高雄人」則投資500萬元。林秉聿強調，是劇組先決定取景縣市，才申請補助、投資。公部門挹注資金後降低投資風險，但一度有投資方臨時縮手，造成2,000多萬元缺口，幸好其他公司加入才解決。
片中人體實驗的戲結合實景與棚內搭景，實景部分商借當時尚未營運、建築頗具科技感的台南史前文化博物館；棚內搭景則延續博物館室內風格，搭出偵訊室、監控室、獨居房，再經由美術、燈光設計變化，形成實驗場所與腦內空間兩種世界。
