Penélope Cruz, Aitana Sánchez Gijón y Milena Smit forman el trío protagonista de la película. Israel Elejalde, Julieta Serrano y Rossy de Palma completan el reparto.
En palabras del propio Pedro:
“Con “Madres Paralelas” vuelvo al universo femenino, a la maternidad, a la familia. Hablo de la importancia de los ancestros y de los descendientes. La presencia inevitable de la memoria. Hay muchas madres en mi filmografía, las que forman parte de este relato son muy distintas. Como narrador, en este momento me inspiran más las madres imperfectas. Penélope Cruz, Aitana Sánchez Gijón y la joven Milena Smit interpretarán a las tres madres de la película, acompañadas por Israel Elejalde en el principal personaje masculino. También cuento con la colaboración de mis adoradas Julieta Serrano y Rossy de Palma. “Madres Paralelas” será un drama, intenso. O eso espero.”