C'est à la fin des années 1990, alors qu'elle est étudiante à Los Angeles, que Caroline Bongrand écrit une première mouture de ce qui deviendra Eiffel. La scénariste rédige, dans les années suivantes, d'autres versions qu'elle soumet à de nombreux producteurs américains. Dans l'ensemble, ceux-ci trouvent cette histoire attrayante, mais trop franco-française. Gérard Depardieu et Isabelle Adjani (qui en parle à Luc Besson) se montrent intéressés, mais les choses ne se font pas.

Emballé par l'histoire, Christian Fechner contacte Caroline Bongrand. Malheureusement, le producteur de L'Aile ou la cuisse est contraint de jeter l'éponge en raison d'une maladie grave qui entraîne sa mort en 2008. Christophe Barratier (Les Choristes) témoigne à son tour de son engouement pour ce projet (qu'il souhaite musical) avant de laisser tomber. Olivier Dahan (La Môme) est lui aussi intéressé, mais est découragé par le budget trop élevé du long métrage.

Caroline Bongrand reçoit alors un appel de la femme de Ridley Scott, qui lui explique que son mari trouve cette histoire d'amour passionnante, mais leur politique est stricte : ne porter à l’écran que des scénarios qui ne sont pas passés chez d’autres producteurs.

Les choses se concrétisent en 2017, lors d'un dîner où le directeur de production François Hamel parle de ce scénario à la productrice Vanessa van Zuylen (avec laquelle il a collaboré sur Un homme à la hauteur). Convaincue par cette histoire (et passionnée par la Tour Eiffel depuis longtemps), elle relance le projet et sollicite Martin Bourboulon (à qui l'on doit les lucratives comédies Papa ou maman et sa suite) à la réalisation. Le metteur en scène se remémore :

"Je flashe immédiatement sur l’ambition de ce projet : raconter une grande histoire d’amour romanesque sur fond de construction de la Tour Eiffel. Nous avons retravaillé le scénario original avec Caroline Bongrand et Thomas Bidegain, avant que n’interviennent plus tard Tatiana de Rosnay – qui apportera l’idée de la construction du récit en flashbacks – et Natalie Carter."