El guion fue escrito en 1990 por Mike Werb y Michael Colleary como script especulativo, inspirado por un amigo común que sufrió un accidente de parapente que requirió que su rostro fuera extirpado y luego reconstruido.

La película también se inspira en la película negra Confidential (1949) por la idea de un personaje que sobrevive a un motín en prisión.

El guion, originalmente situado en un futuro lejano, fue optado por Joel Silver y Warner Bros. en 1991 antes de que la opción expirara en 1994; el proyecto fue posteriormente retomado por Paramount Pictures, y Rob Cohen, inicialmente considerado para dirigir, abandonó el proyecto para hacer Corazón de dragón.

Marco Brambilla había sido anunciado como director en 1995 antes de que John Woo se uniera al proyecto en 1996 y decidiera situar la trama en el presente en lugar del futuro como estaba previsto inicialmente.

Muchas parejas de actores fueron consideradas para encarnar a Archer y Troy antes que Travolta y Cage, en particular Sylvester Stallone y Arnold Schwarzenegger, Michael Douglas y Harrison Ford, o incluso Alec Baldwin y Bruce Willis; Schwarzenegger habría lamentado mucho no haber obtenido el papel.

Johnny Depp quería jugar a Sean Archer pero rechazó el papel después de leer el guion; Patrick Swayze también audicionó para uno de los papeles principales.

Nicolas Cage inicialmente no tenía ningún deseo de jugar al villano, pero John Woo lo convenció explicándole que al intercambiar su identidad con el personaje de Travolta, en realidad sería el héroe durante la mayor parte de la película.

Jennifer Tilly y luego Julianna Margulies fueron consideradas para el papel de Sasha Hassler antes de que Gina Gershon lo obtuviera, y Mark Wahlberg rechazó el papel de Pollux Troy, finalmente confiado a Alessandro Nivola.

Los nombres de los hermanos Cástor y Pólux hacen referencia a los Dióscuros de la mitología griega, gemelos transformados por Zeus en la constelación de Géminis.

En la versión original, la prisión de máxima seguridad se llama Erewhon, un anagrama de "Nowhere" (ningún lugar), un nombre tomado de la novela de Samuel Butler que designa un país imaginario.

Face/Off es la primera película compuesta por John Powell; Hans Zimmer, inicialmente solicitado por John Woo, estaba demasiado ocupado y recomendó a Powell mientras prometía ver la película en caso de fracaso, lo que nunca fue necesario, teniendo el equipo que componer 115 minutos de música en diez semanas.

El rodaje duró del 4 de enero al 1 de abril de 1997 (o de octubre de 1996 a abril de 1997 según la versión francesa) y se llevó a cabo en California, en particular en Los Ángeles, San Pedro, Baldwin Park, Agoura Hills y en el aeropuerto logístico del sur de California en Victorville.

La escena de persecución final en lancha rápida fue rodada en San Pedro.

Face/Off es considerada como parte de la "santísima trinidad" de películas de acción de Nicolas Cage, junto con Con Air y The Rock; en 2022, Cage declaró que la película había "envejecido bien".

Face/Off habría inspirado la película hongkonesa Infernal Affairs, cuyo director Andrew Lau prefirió una situación más realista con un intercambio de identidad en lugar de un trasplante físico de rostro; Infernal Affairs a su vez inspiró Los infiltrados de Martin Scorsese, ganadora del Óscar a la mejor película.