L'un des secrets les plus fascinants réside dans l'identité des modèles pour les Néréides. Rubens a utilisé les traits de ses propres muses et, selon certaines sources, a puisé dans l'étude de corps réels observés lors de ses voyages. La sensualité exacerbée de ces divinités marines a d'ailleurs suscité quelques critiques à l'époque, certains jugeant leur nudité trop provocante pour une commande royale aussi sérieuse. Pourtant, c'est précisément cette vitalité charnelle qui sauve l'œuvre de la froideur académique de la peinture d'histoire habituelle.
Un secret technique concerne la réalisation du cycle. Pour honorer cette commande massive de 24 tableaux en un temps record, Rubens a mis en place une organisation industrielle. Si le maître a conçu toutes les esquisses et réalisé les finitions (les fameux "repents"), une grande partie de l'exécution intermédiaire a été confiée à ses assistants. Cependant, les experts s'accordent à dire que "Le Débarquement à Marseille" est l'un des tableaux où la main de Rubens est la plus présente, notamment dans le rendu magistral des Néréides au premier plan.
Un détail souvent ignoré est la présence des chevaliers de l'ordre de Malte sur le navire. Marie de Médicis est arrivée sous leur protection, et Rubens les représente avec une précision historique qui ancre le mythe dans la réalité diplomatique de l'époque. Cependant, il dissimule sous le luxe des décors les véritables difficultés du voyage de Marie, qui fut long et épuisant, pour ne retenir que l'instant glorieux de la jonction entre la Reine et sa nouvelle patrie.
Il existe également un secret lié à la perspective du tableau. Rubens a conçu cette œuvre pour qu'elle soit vue dans une galerie longue et étroite. Les anamorphoses légères et l'inclinaison des lignes de force sont calculées pour que, même de biais, la Reine reste le point focal absolu. L'artiste joue avec l'espace physique de la galerie du Luxembourg pour manipuler le regard du visiteur et renforcer l'impression de mouvement vers l'avant.
Enfin, le tableau contient une subtile critique politique cachée. En plaçant la France (le personnage en manteau bleu) dans une position d'accueil humble mais digne, Rubens rappelle que si la Reine est une invitée prestigieuse, elle est avant tout là pour servir l'État. La tension entre l'allégeance à la couronne et la puissance intrinsèque de la nation française est délicatement équilibrée dans le jeu des regards et des postures des personnages secondaires.