diff --git a/src/writer/spirv/builder.cc b/src/writer/spirv/builder.cc
index c8a887b..1bdd166 100644
--- a/src/writer/spirv/builder.cc
+++ b/src/writer/spirv/builder.cc
@@ -2257,8 +2257,21 @@
         return false;
       }
       assert(pidx.level != kNotUsed);
-      image_operands.emplace_back(
-          ImageOperand{SpvImageOperandsLodMask, gen_param(pidx.level)});
+      auto level = Operand::Int(0);
+      if (call->params()[pidx.level]->result_type()->Is<ast::type::I32>()) {
+        // Depth textures have i32 parameters for the level, but SPIR-V expects
+        // F32. Cast.
+        auto* f32 = mod_->create<ast::type::F32>();
+        ast::TypeConstructorExpression cast(Source{}, f32,
+                                            {call->params()[pidx.level]});
+        level = Operand::Int(GenerateExpression(&cast));
+        if (level.to_i() == 0) {
+          return false;
+        }
+      } else {
+        level = gen_param(pidx.level);
+      }
+      image_operands.emplace_back(ImageOperand{SpvImageOperandsLodMask, level});
       break;
     }
     case ast::Intrinsic::kTextureSampleGrad: {
diff --git a/src/writer/spirv/builder_intrinsic_texture_test.cc b/src/writer/spirv/builder_intrinsic_texture_test.cc
index a2ff48a..c4379a4 100644
--- a/src/writer/spirv/builder_intrinsic_texture_test.cc
+++ b/src/writer/spirv/builder_intrinsic_texture_test.cc
@@ -1679,14 +1679,15 @@
 %16 = OpConstant %4 1
 %17 = OpConstant %4 2
 %18 = OpConstantComposite %15 %16 %17
-%19 = OpTypeInt 32 1
-%20 = OpConstant %19 3
+%20 = OpTypeInt 32 1
+%21 = OpConstant %20 3
 )",
           R"(
 %11 = OpLoad %7 %5
 %12 = OpLoad %3 %1
 %14 = OpSampledImage %13 %12 %11
-%9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %18 Lod %20
+%19 = OpConvertSToF %4 %21
+%9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %18 Lod %19
 %8 = OpCompositeExtract %4 %9 0
 )",
           R"(
@@ -1707,18 +1708,19 @@
 %16 = OpConstant %4 1
 %17 = OpConstant %4 2
 %18 = OpConstantComposite %15 %16 %17
-%19 = OpTypeInt 32 1
-%20 = OpConstant %19 3
-%21 = OpTypeVector %19 2
-%22 = OpConstant %19 4
-%23 = OpConstant %19 5
-%24 = OpConstantComposite %21 %22 %23
+%20 = OpTypeInt 32 1
+%21 = OpConstant %20 3
+%22 = OpTypeVector %20 2
+%23 = OpConstant %20 4
+%24 = OpConstant %20 5
+%25 = OpConstantComposite %22 %23 %24
 )",
           R"(
 %11 = OpLoad %7 %5
 %12 = OpLoad %3 %1
 %14 = OpSampledImage %13 %12 %11
-%9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %18 Lod|ConstOffset %20 %24
+%19 = OpConvertSToF %4 %21
+%9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %18 Lod|ConstOffset %19 %25
 %8 = OpCompositeExtract %4 %9 0
 )",
           R"(
@@ -1740,7 +1742,7 @@
 %17 = OpConstant %4 2
 %19 = OpTypeInt 32 1
 %20 = OpConstant %19 3
-%22 = OpConstant %19 4
+%23 = OpConstant %19 4
 )",
           R"(
 %11 = OpLoad %7 %5
@@ -1748,6 +1750,7 @@
 %14 = OpSampledImage %13 %12 %11
 %18 = OpConvertSToF %4 %20
 %21 = OpCompositeConstruct %15 %16 %17 %18
+%22 = OpConvertSToF %4 %23
 %9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %21 Lod %22
 %8 = OpCompositeExtract %4 %9 0
 )",
@@ -1770,11 +1773,11 @@
 %17 = OpConstant %4 2
 %19 = OpTypeInt 32 1
 %20 = OpConstant %19 3
-%22 = OpConstant %19 4
-%23 = OpTypeVector %19 2
-%24 = OpConstant %19 5
-%25 = OpConstant %19 6
-%26 = OpConstantComposite %23 %24 %25
+%23 = OpConstant %19 4
+%24 = OpTypeVector %19 2
+%25 = OpConstant %19 5
+%26 = OpConstant %19 6
+%27 = OpConstantComposite %24 %25 %26
 )",
           R"(
 %11 = OpLoad %7 %5
@@ -1782,7 +1785,8 @@
 %14 = OpSampledImage %13 %12 %11
 %18 = OpConvertSToF %4 %20
 %21 = OpCompositeConstruct %15 %16 %17 %18
-%9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %21 Lod|ConstOffset %22 %26
+%22 = OpConvertSToF %4 %23
+%9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %21 Lod|ConstOffset %22 %27
 %8 = OpCompositeExtract %4 %9 0
 )",
           R"(
@@ -1804,14 +1808,15 @@
 %17 = OpConstant %4 2
 %18 = OpConstant %4 3
 %19 = OpConstantComposite %15 %16 %17 %18
-%20 = OpTypeInt 32 1
-%21 = OpConstant %20 4
+%21 = OpTypeInt 32 1
+%22 = OpConstant %21 4
 )",
           R"(
 %11 = OpLoad %7 %5
 %12 = OpLoad %3 %1
 %14 = OpSampledImage %13 %12 %11
-%9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %19 Lod %21
+%20 = OpConvertSToF %4 %22
+%9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %19 Lod %20
 %8 = OpCompositeExtract %4 %9 0
 )",
           R"(
@@ -1833,7 +1838,7 @@
 %17 = OpConstant %4 3
 %19 = OpTypeInt 32 1
 %20 = OpConstant %19 4
-%22 = OpConstant %19 5
+%23 = OpConstant %19 5
 )",
           R"(
 %11 = OpLoad %7 %5
@@ -1841,6 +1846,7 @@
 %14 = OpSampledImage %13 %12 %11
 %18 = OpConvertSToF %4 %20
 %21 = OpCompositeConstruct %10 %15 %16 %17 %18
+%22 = OpConvertSToF %4 %23
 %9 = OpImageSampleExplicitLod %10 %14 %21 Lod %22
 %8 = OpCompositeExtract %4 %9 0
 )",