Le film est basé sur le roman de Robert Bloch de 1959, lui-même librement inspiré de l'affaire du meurtrier et profanateur de tombes Ed Gein, dans le Wisconsin.

Peggy Robertson, l'assistante de longue date d'Hitchcock, a découvert le roman grâce à une critique élogieuse dans le New York Times, alors que les studios Paramount avaient déjà rejeté l'idée d'une adaptation. Hitchcock a acheté les droits pour 9 500 dollars et aurait fait racheter tous les exemplaires du livre disponibles afin de préserver les surprises de l'intrigue.

Paramount refusant d'accorder à Hitchcock son budget habituel, celui-ci a proposé de tourner rapidement et à moindre coût, en noir et blanc, avec l'équipe de sa série télévisée Alfred Hitchcock Presents ; il a finalement financé le film lui-même via sa société Shamley Productions en échange de 60% des recettes plutôt que son cachet habituel de 250 000 dollars.

Dans le roman, Norman Bates est décrit comme un homme d'âge mûr et corpulent ; le scénariste Joseph Stefano trouvait le personnage antipathique jusqu'à ce qu'Hitchcock suggère de caster Anthony Perkins, ce qui a rendu le rôle plus intéressant à ses yeux.

Janet Leigh a accepté le rôle pour un quart de son cachet habituel (25 000 dollars) sans même se renseigner sur le salaire, ayant seulement lu le roman ; Anthony Perkins a accepté 40 000 dollars.

Pour réduire les coûts et éviter que la scène de la douche soit trop sanglante, Hitchcock a choisi de tourner en noir et blanc, maintenant le budget sous le million de dollars.

La maison des Bates a été inspirée du tableau 'House by the Railroad' d'Edward Hopper, représentant une maison victorienne de style Second Empire à Haverstraw, dans l'État de New York.

Anthony Perkins a improvisé l'habitude de Norman de manger du candy corn, un des rares éléments que les acteurs pouvaient improviser tant que cela n'impliquait pas de déplacer la caméra.

Pendant le tournage, Hitchcock cachait diverses versions du 'cadavre de la mère' dans le placard de la loge de Janet Leigh, apparemment pour la maintenir dans le suspense ou juger quelle version serait la plus effrayante pour le public.

La scène de la douche, l'une des plus célèbres de l'histoire du cinéma, a été tournée du 17 au 23 décembre 1959 après que Janet Leigh eut deux fois reporté le tournage, une fois pour un rhume et une fois pour ses règles.

Bernard Herrmann a composé la musique pour un orchestre à cordes uniquement, contrairement à la demande initiale d'Hitchcock pour une partition jazz, afin de refléter la photographie en noir et blanc du film. Hitchcock a lui-même déclaré que 33% de l'effet du film était dû à la musique.

Le caméo signature d'Hitchcock apparaît à travers une fenêtre, coiffé d'un Stetson, devant le lieu de travail de Marion ; selon la costumière Rita Riggs, il aurait choisi ce moment pour apparaître dans la même scène que sa fille, qui jouait une collègue de Marion.

Le film a innové en imposant une politique de « non-admission après le début de la séance », une stratégie inhabituelle pour l'époque qui a d'abord inquiété les exploitants de salles avant de créer de longues files d'attente dès le premier jour.

La diffusion télévisée du film sur CBS, prévue le 23 septembre 1966, a été repoussée après le meurtre de Valerie Percy, fille d'un candidat au Sénat, poignardée à de multiples reprises trois jours avant la date prévue ; la diffusion a de nouveau été reportée après l'incendie d'Apollo 1 en janvier 1967.