Tras el éxito de xXx en 2002, el director Rob Cohen planeó convertirla en una franquicia 'anárquica' con distintos escenarios en cada entrega, manteniendo únicamente a Vin Diesel como Xander Cage.

Vin Diesel decidió no participar en la segunda película, xXx: State of the Union, porque no le gustó el guion y sintió que 'no se sentía xXx' para él.

El proyecto de esta tercera entrega pasó por varios directores antes de concretarse: primero Rob Cohen, luego Ericson Core en 2009, después nuevamente Cohen en 2010, hasta que finalmente D.J. Caruso fue confirmado como director en octubre de 2015.

En un principio la película iba a ser financiada por Sony, pero en abril de 2010 se reveló que Paramount Pictures asumiría la producción y que se rodaría en 3D.

El luchador de UFC Conor McGregor fue anunciado inicialmente en un papel para la película, pero abandonó el proyecto en abril de 2016 para concentrarse en su entrenamiento y en la UFC, siendo reemplazado por Michael Bisping.

El papel del villano principal, Xiang, iba a ser interpretado originalmente por Jet Li, quien abandonó el proyecto en febrero de 2016 y fue sustituido por Donnie Yen.

Ice Cube regresó a la franquicia interpretando de nuevo a Darius Stone, el mismo personaje que protagonizó en xXx: State of the Union (2005).

El futbolista brasileño Neymar se unió al elenco en junio de 2016 para interpretar una versión de sí mismo dentro de la trama.

El rodaje principal comenzó el 2 de febrero de 2016, principalmente en los estudios Cinespace de Toronto, Ontario, y también incluyó locaciones en Hamilton (Ontario), República Dominicana y Filipinas, finalizando el 20 de mayo de 2016.

La banda sonora original fue compuesta por Brian Tyler junto a Robert Lydecker, e incluyó canciones y remixes de artistas que también aparecen en la película, como Kris Wu, Nicky Jam e Ice Cube.

En China, Paramount centró su campaña de marketing en Donnie Yen, colocándolo por delante de Vin Diesel en algunos pósteres, estrategia que ayudó a que la película fuera número uno en su fin de semana de estreno con 61,9 millones de dólares recaudados.

La película se convirtió, junto a Terminator Genisys y Warcraft, en uno de los pocos estrenos de Hollywood en recaudar más de 100 millones de dólares en China sin llegar a esa cifra en Estados Unidos.