En septiembre de 2016 se anunció que Tom Hanks estaba escribiendo un guion sobre la Segunda Guerra Mundial en el que también protagonizaría, y en febrero de 2017 Aaron Schneider fue contratado para dirigir mientras Sony Pictures adquiría los derechos de distribución.

La película está basada en la novela de 1955 The Good Shepherd de C. S. Forester, y es bastante fiel al libro, aunque en la novela Krause está más amargado por su divorcio de Evelyn, mientras que en el filme Evelyn es su novia a quien le propone matrimonio.

La escena en la que un U-boot usa la frecuencia de transmisión del Greyhound para emitir mensajes burlones por los altavoces del barco fue inventada para la película y no aparece en la novela original.

La fotografía de preproducción se realizó en enero de 2018 en el mar, a bordo del HMCS Montréal, una fragata de la Marina Real Canadiense.

El rodaje principal comenzó en marzo de 2018 a bordo del USS Kidd en Baton Rouge, Luisiana, donde los actores fueron entrenados directamente en el barco.

En los estudios se construyeron decorados del puente de mando y el centro de operaciones, y se utilizó un sistema de cardán (gimbal) para simular el balanceo de la tripulación y el mobiliario como si el barco estuviera navegando.

El destructor polaco ficticio ORP Viktor fue recreado digitalmente a partir de escaneos del auténtico ORP Błyskawica, un buque museo de la clase Grom conservado en Gdynia, Polonia.

Para crear la corbeta ficticia HMCS Dodge en CGI, los productores realizaron numerosos escaneos 3D del exterior del HMCS Sackville, la última corbeta de clase Flower que se conserva, en Halifax, Nueva Escocia.

En el filme se menciona una versión ficticia del USS Kidd que se habría encontrado con un señuelo submarino alemán en su primera patrulla, aunque en la realidad ese barco no fue botado hasta finales de febrero de 1943.

El estreno en cines, previsto originalmente para marzo de 2019 y luego reprogramado varias veces, fue cancelado por la pandemia de COVID-19, y Sony vendió los derechos de distribución a Apple TV+ por unos 70 millones de dólares, estrenándose digitalmente el 10 de julio de 2020.

Apple afirmó que Greyhound tuvo el mejor fin de semana de estreno de cualquier producción en la historia de la plataforma Apple TV+ hasta ese momento.

La película recibió una nominación al Óscar al Mejor Sonido en la 93.ª edición de los Premios de la Academia.