Entre as biografias pesquisadas por Maria Adelaide Amaral para a minissérie estão Grande Otelo: Uma Biografia, de Sérgio Cabral(Editora 34, 2007), e Minhas Duas Estrelas (Editora Globo, 2006), escrito pelo filho mais velho de Dalva e Herivelto, Pery Ribeiro (Gabriel Moura/Thiago Fragoso).

Fábio Assunção fez aulas de violão e canto por quase dois meses para interpretar Herivelto Martins. O ator contou com a assessoria do cantor e violinista Alfredo Del-Penho, fez aula de voz com Ester Elias e esteve com a atriz e professora de interpretação Camila Amado, em uns quatro encontros, o que também o ajudou na composição do personagem. O ator gostou tanto da experiência que aceitou entrar em estúdio para gravar músicas que fariam parte do CD da minissérie, que acabou não sendo lançado.

Na fase de preparação para viver o personagem, Fábio Assunção esteve com três dos oito filhos de Herivelto Martins, entre eles a atriz Yaçanã Martins, filha dele com a segunda mulher, Lurdes (Maria Fernanda Cândido) – na trama, Yaçanã interpreta a avó, Sílvia Torelly. Para interpretar Dalva de Oliveira, Adriana Esteves também conversou com amigos e parentes da cantora.

Para a parte musical da minissérie, Adriana Esteves, após decorar as letras e ouvir as canções, teve aulas com a cantora lírica Mirna Rubim, que lhe deu lições sobre registro de graves e agudos. A atriz também contou com a assessoria das fonoaudiólogas Marly Brito (que a auxiliou na dublagem das músicas) e Edi Montecchi (que neutralizou seu sotaque carioca).

Ao longo de sua trajetória, o Trio de Ouro gravou mais de 200 músicas, que se tornaram muito conhecidas. A bem sucedida união resultou em 99 discos – lançados pelas gravadoras Odeon, Victor e Columbia – e dominou os maiores sucessos do samba-canção.

Em 1960, foi lançada em disco uma versão do desenho animado Branca de Neve e os Sete Anões, musicada por Braguinha e interpretada por Dalva de Oliveira.

Além de atuar, Thiago Fragoso deu voz às músicas cantadas pelo personagem Pery Ribeiro na trama. Para viver o personagem, o ator teve de usar uma maquiagem bronzeadora, além de deixar o cabelo crescer.

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A interpretação de Adriana Esteves foi muito elogiada pela crítica, tendo sido destacada sua capacidade de incorporar a carga dramática do rosto e os trejeitos da cantora.

A minissérie recebeu elogios pela impecável reconstituição de cenários e figurinos, inclusive dos números musicais, considerados, por alguns, o ponto alto do programa. Também foi louvada pela eficiente contextualização de época, com referências, entre outras, aos governos de Getúlio Vargas e Gaspar Dutra, ao fechamento dos cassinos e ao surgimento da televisão, além de mostrar personagens paralelos, como David Nasser (Jandir Ferrari), Dercy Gonçalves (Fafy Siqueira), Francisco Alves (Fernando Eiras), Emilinha Borba (Soraya Ravenle) e Ataulfo Alves (Pedro Lima).

O material de pesquisa, reunido pela equipe de produção de arte, serviu como base para o departamento de computação gráfica, responsável por cobrir as interferências modernas nas locações em que a minissérie foi filmada. Na fase de pós-produção das gravações, foram removidos todos os elementos que pudessem remeter à atualidade, como aparelhos de ar-condicionado, postes e fios elétricos. Na década de 1930, por exemplo, como não existia asfalto, foi usado, em algumas cenas, um tapete que simulava paralelepípedo. A ponte Rio-Niterói também não havia sido construída, tendo de ser eliminada das cenas com o uso de programas de computação gráfica. Muitas cenas de passagem também foram feitas virtualmente.

As imagens da construção da ponte Rio-Niterói e do estádio do Maracanã e a duplicação da Avenida Atlântica, vistas na minissérie, foram feitas a partir de fotos e modelagem em 3D.

Nas gravações da minissérie, foi usada uma câmera F-35, que ofereceu ganhos em qualidade de imagem e de profundidade. Como ela captava com precisão os mínimos detalhes dos cenários, houve cuidado redobrado nos projetos de cenografia.

Na minissérie, o segundo marido de Dalva, o comediante e empresário argentino Tito Climent, transformou-se em um cantor mexicano de boleros, Rick Valdez (Pablo Bellini).

Uma coletiva de imprensa e um coquetel para convidados marcaram o lançamento da minissérie, realizado no Espaço Franklin, no centro do Rio de Janeiro. O evento contou com uma exposição de quadros que faziam uma retrospectiva dos acontecimentos no Brasil e no mundo, de 1910 até 1970, e também com objetos originais da época de ouro dos protagonistas – resgatados em parceria com o Instituto Cultural Cravo Albin –, como vitrolas, gramofones, rádios e discos.

O primeiro capítulo de Dalva e Herivelto, Uma Canção de Amor foi exibido em alta definição, em uma sala de cinema, com a presença do elenco e de grande parte da equipe da minissérie.

A trama foi lançada em DVD pela Globo Marcas e pela Som Livre, com dois discos de mais de quatro horas de duração. Nos extras, um making of do programa e a íntegra de shows musicais levados ao ar somente em pequenos trechos.

Os atores-cantores Cláudia Netto (Linda Batista), Soraya Ravenle e Fernando Eiras cantaram sem dublagem.