Por supuesto, no se puede hacer una película sobre un retratista sin, bueno, retratos. Uno de los conceptos del guión de Céline Sciamma es que el retrato de Héloïse nunca es del todo correcto, y Marianne tiene que empezar de nuevo varias veces. Da la casualidad de que eso también era lo que tenía que hacer la pintora profesional Hélène Delmaire. En una entrevista de 2019 con Garage, Delmaire habló extensamente sobre tener que pintar muchos, muchos retratos para «Portrait of a Lady on Fire» hasta que ella, Sciamma y la directora de fotografía de la película, Claire Mathon, sintieron que eran perfectos. Además, como la actriz Noémie Merlant no era pintora profesional, todos los primeros planos de las manos y los brazos de Marianne que pintaban en realidad eran de Delmaire.
La primera de las luchas de Delmaire al pintar para una cámara fue asegurarse de que su cuerpo estuviera colocado de tal manera que no bloqueara la lente. Ella dijo:
«[Claire Mathon] estaba justo detrás de mí. En realidad, no podía moverme mucho y tenía que estar un poco en ángulo, lo cual era bastante complicado ya que tenía que tener cuidado de no volver a mi posición natural, de lo contrario escucharía «mueve la cabeza». Es bastante extraño, pero te acostumbras bastante rápido».
También dijo que, debido a la pintura en vivo y a las exigencias del cine moderno, tuvo que hacer varias copias de la misma pintura. Aunque solo hay dos retratos notables en la película, Delamire pintó alrededor de 14. Ella dijo:
«Ahora puedo pintarlo de memoria. Tuve que hacer un retrato diferente para cada secuencia de la película, que terminó siendo seis o siete versiones de cada uno de los dos retratos principales, lo que es una enorme cantidad de trabajo».