La scénariste Olivia Hetreed a eu accès au roman de Tracy Chevalier avant sa publication en 1999, et les droits d'adaptation ont été achetés par la petite maison de production britannique Archer Street Films, dirigée notamment par son mari.

Tracy Chevalier a accepté l'adaptation à condition que les cinéastes évitent de « sexualiser » l'intrigue à la manière hollywoodienne et ne montrent pas la consommation physique de la relation entre les protagonistes.

Le rôle de Griet devait initialement être joué par Kate Hudson, et le film devait être réalisé par Mike Newell avec Ralph Fiennes dans le rôle de Vermeer, mais Hudson s'est retirée quatre semaines avant le début du tournage, ce qui a entraîné la perte du financement et a failli arrêter la production.

Le rôle de Griet a été auditionné par 150 candidats avant que Scarlett Johansson, alors âgée de 17 ans, ne soit choisie. Elle s'est rendue sur le plateau au Luxembourg peu après la fin du tournage de « Between Words »/« Lost in Translation » et a délibérément refusé de lire le livre pour aborder le rôle avec une « page blanche ».

Colin Firth, contrairement au réalisateur et à Johansson, a délibérément lu le roman pour mieux comprendre le personnage de Vermeer, dont les historiens connaissent très peu la vie privée, et a étudié les techniques picturales et visité des musées contenant ses tableaux.

Bien que l'action se déroule à Delft, le film a été principalement tourné à Amsterdam, à Damme en Belgique et au Luxembourg, car l'équipe avait besoin d'un contrôle total sur la lumière et l'espace, ce qui n'était pas possible dans les ruelles animées de Delft.

La maison de Vermeer a été construite sur l'un des plus grands plateaux de cinéma au Luxembourg en tant que décor à trois étages, délibérément conçu pour que Griet se sente toujours observée.

Le Mauritshuis a pris une photographie de haute résolution du tableau original, qui a ensuite été filmée avec une caméra rostrée pour être utilisée dans le dernier plan du film.

Le réalisateur Peter Webber a engagé le compositeur français Alexandre Desplat après avoir écouté sa musique pour le film de Jacques Audiard ; la bande sonore a marqué un tournant dans la carrière de Desplat et lui a ouvert les portes d'Hollywood.

Les costumes ont été conçus comme du « Prada période » – des tenues simplifiées dépourvues des falbalas et des coupes amples typiques de l'époque, et la costumière Dien van Straalen a cherché des tissus d'époque, notamment des rideaux et des housses, dans les marchés de Londres et des Pays-Bas.

Le film a rapporté 31,4 millions de dollars dans le monde et a reçu dix nominations aux BAFTA, trois aux Oscars et deux aux Golden Globes.