La B.O est composite, dans un mélange de musique folklorique polonaise (par l'ensemble folklorique Mazowsze, au sein duquel le compositeur Tadeusz Sygietyński a fait de nouveaux arrangements, Mira Ziminska a réécrit les paroles), de jazz et de chansons de bars parisiens du siècle dernier (arrangés et interprétés au piano par Marcin Masecki). Pawel Pawlikowski, lui-même musicien (il a joué du piano-jazz), utilise la musique pour illustrer les éléments de son récit, l'exil, la passion, et éviter que cela soit explicité dans les dialogues. La musique transcrit de manière sensible l'histoire entre Wiktor et Zula, et fait le lien entre les deux pays, celui quitté et celui adopté, lorsqu'un morceau de be-bop joué à Paris par un quintet reprend une danse traditionnelle polonaise entendu plus tôt dans le film.
Dans ce flamboyant film, un sérieux candidat à la Palme d'Or, l'épatante comédienne Joanna Kulig (Zula) nous offre de très beaux moments musicaux lorsqu'elle chante en français dans le Paris des années 50 ou lorsqu'elle reprend des mélodies de Gershwin ("The man I love » & «I've got a crush on you » ). Elle était déjà chanteuse dans IDA (2013, Oscar du Meilleur Film étranger), le précédent film du cinéaste. Dans COLD WAR, on la voit aussi danser sur "Rock Around The Clock" de Bill Haley & His Comets.
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