Thandiwe Newton estuvo a punto de firmar como tercera protagonista (el papel de Alex Munday), pero abandonó el proyecto por problemas de agenda para participar en Mission: Impossible 2. Según ella, rechazó el papel porque no quería ser 'objetivada' ni interpretar estereotipos raciales, y el rol acabó siendo para Lucy Liu.

Para el papel de Alex Munday también se consideró a Jennifer Lopez, Angelina Jolie y Salma Hayek. La cantante Aaliyah fue tenida en cuenta pero se la consideró demasiado joven, mientras que Nia Long fue descartada por parecer 'demasiado mayor'.

El director McG afirmó que Bill Murray le dio un cabezazo durante el rodaje, aunque Murray negó posteriormente el incidente calificándolo de 'tontería'.

El proyecto surgió en 1998 como parte de varias series de televisión producidas por Aaron Spelling que estaban en desarrollo para adaptaciones cinematográficas, y en 1999 Drew Barrymore se sumó como protagonista y productora a través de su compañía Flower Films.

Una escena en la que Natalie identifica la ubicación de Bosley por el canto de un supuesto trepador pigmeo (pygmy nuthatch) contiene varios errores: la imagen muestra en realidad un turpial venezolano, un ave seis veces más grande y no nativa de California, y el sonido del canto corresponde a un gorrión zorro de pico grueso. El guion original situaba correctamente un ave nativa de Hawái, pero se cambió al trasladar el rodaje a localizaciones cerca de Hollywood por retrasos y sobrecostos de producción.

La secuencia de apertura ambientada en un avión estaría inspirada en la película británica de Bulldog Drummond, Deadlier Than the Male (1967).

El director Guillermo del Toro, durante el rodaje de Blade II, comentó que películas como Charlie's Angels ayudaron a popularizar el estilo de coreografía de 'wire fu' en el cine occidental, pero también sirvieron como 'el clavo en el ataúd' de ese estilo al resultar casi satírico ver a Cameron Diaz volando pateando a varios hombres.

La película debutó en el primer puesto de la taquilla estadounidense destronando a Meet the Parents, que llevaba cuatro semanas en el número uno, y recaudó 264,1 millones de dólares en todo el mundo frente a un presupuesto de 93 millones.