Antes de elegir a Halle Berry para el papel de Jinx, se consideró a Salma Hayek, Saffron Burrows y Sophie Ellis-Bextor para el rol.

En los primeros borradores del guión, el personaje que ayuda a Bond en Hong Kong era Wai Lin (interpretado por Michelle Yeoh), pero la idea se descartó debido a un conflicto de agenda de Yeoh con la producción de otra película, por lo que se creó el personaje de Mr. Chang en su lugar.

Antes de nombrar a Lee Tamahori director, los productores pidieron a Michael Apted que volviera a dirigir y luego retiraron la oferta en favor de Tony Scott y John Woo, quienes declinaron. Pierce Brosnan sugirió los nombres de John McTiernan, Ang Lee y Martin Scorsese, y discutió informalmente con Brosnan la idea de que Scorsese dirigiera una película de Bond durante un vuelo.

El director Lee Tamahori afirmó que había propuesto una escena en la que Bond encuentra a un agente 007 anterior más mayor en Escocia interpretado por Sean Connery, pero le aconsejaron que la idea era 'demasiado arriesgada' por tener dos agentes 007 en una sola película.

Halle Berry resultó herida durante el rodaje cuando fragmentos de una bomba de humo entraron en su ojo, siendo extraídos en una cirugía que duró 30 minutos. Pierce Brosnan también sufrió una lesión en la rodilla durante el rodaje de una escena de acción en Cornualles.

Se utilizaron cuatro Aston Martin y cuatro Jaguar, todos convertidos a tracción total, para filmar la persecución de coches sobre hielo en Islandia. Se construyó una presa temporal en la entrada de un estrecho desfiladero para mantener el agua salada del océano fuera y permitir que el lago se congelara.

Debido a los ataques del 11 de septiembre, la escena del ataque de satélite al final de la película se trasladó de Manhattan, donde fue escrita originalmente, a la Zona Desmilitarizada de Corea.

La película incluye referencias a todas las películas de Bond anteriores, con herramientas y objetos de cada película anterior conservados en los almacenes de Eon Productions en Q-Branch dentro del metro de Londres, como la mochila con propulsor a reacción de Thunderball y el zapato envenenado de Rosa Klebb de From Russia with Love.

La canción del título fue compuesta y coproducida por Mirwais Ahmadzaï y cantada por Madonna, quien también apareció en un pequeño papel como entrenadora de esgrima. La canción recibió nominaciones a los Globos de Oro y los Grammy, pero también fue nominada a la Razzia de Oro por Peor Canción Original, mientras que la propia Madonna ganó una Razzia de Oro por Peor Actriz de Reparto por su pequeño papel.

La película generó controversia en la península coreana, con surcoreanos boicoteando 145 salas de cine por una escena en la que un oficial estadounidense da órdenes al ejército surcoreano, y una escena romántica cerca de una estatua de Buda, lo que llevó a una secta budista coreana a describir la película como 'irrespetuosa con nuestra religión'.

La película fue muy criticada por la gran cantidad de publicidad e integración de productos, con veinte empresas pagando aproximadamente 70 millones de dólares para exhibir sus productos. Esto llevó a medios como BBC, Time y Reuters a burlarse de la película renombrándola 'Compra Otro Día', y los productores decidieron posteriormente reducir el número de empresas participantes en Casino Royale a solo ocho.

Estaba planeado producir una película separada sobre el personaje de Jinx centrada en su incorporación a la Agencia de Seguridad Nacional, se suponía que Javier Bardem participaría como el amor de Jinx, pero el proyecto fue cancelado debido a su presupuesto de 80 millones de dólares. Bardem interpretó posteriormente el papel del villano Raoul Silva en Skyfall.