Française vivant à New York, Marion, 35 ans, est photographe et revient d'un voyage à Venise avec son petit ami, Jack. Ils passent deux jours à Paris, chez les parents de Marion. Mais entre les craintes de Jack, qui voit Paris comme une ville dangereuse, les réactions des parents de Marion et les rencontres d'ex de cette dernière, le séjour n'est pas facile.
Les acteurs qui jouent les parents de Marion dans le film, Albert Delpy et Marie Pillet, sont dans la réalité les parents de Julie Delpy. Cette dernière explique dans le dossier de presse du film que « quand on fait un film avec un tout petit budget, on a envie d'être entouré de gens en qui on a confiance, comme une famille en quelque sorte. (...) j'ai donc préféré m'entourer de comédiens que je connaissais. Sans oublier que j'ai écrit la plupart des rôles avec les acteurs en tête... J'ai écrit le rôle de Jack pour Adam Goldberg, et pour les parents de Marion, j'ai pensé à mes propres parents parce que ce sont de formidables acteurs. Je me suis vite rendu compte, par exemple, que certains producteurs étaient effrayés par le langage très cru du père. Mais je savais aussi que mon père en ferait un personnage extrêmement attachant car il ressemble au Père Noël — à un “Pervert Noël”. Par ailleurs, dans le scénario, le personnage de la mère était une femme un peu spéciale, mais j'étais sûre que ma mère aussi en ferait un personnage adorable. »
Julie Delpy raconte qu'elle « développe des projets depuis longtemps, mais ils dépassent systématiquement les deux millions de dollars » et avoisinent souvent les 5 millions de dollars. Pour Two Days in Paris, elle voulait d'abord « faire un petit film pour 20 000 euros, tourné de manière underground, mais [le producteur Christophe Mazodier] m'a proposé de le produire et de réunir davantage d'argent (...) j'ai terminé le scénario après avoir décroché le financement, ce qui est très rare. »
Par rapport à Before Sunset, dont elle a coécrit le scénario et qui montre aussi un couple franco-américain (joué par Ethan Hawke et Julie Delpy) à Paris, l'actrice-réalisatrice souligne que « la tonalité de ce scénario est très différente : je voulais qu'il soit assez cru, politiquement incorrect et même un peu méchant parfois, alors que Sunset est un film romantique — tout le contraire de 2 Days in Paris qui est moins romantique avec un humour plus mordant. »
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