Le film a battu le record de plus large sortie en salles de l'époque, avec 3 315 salles, et a réalisé la troisième meilleure ouverture de tous les temps derrière Star Wars: Episode I et The Lost World: Jurassic Park.

Le week-end d'ouverture a rapporté 54,9 millions de dollars, une somme supérieure au total des recettes réalisées par le premier film Austin Powers durant toute son exploitation.

Le titre du film a fait entrer le mot anglais 'shag' dans un usage plus décontracté et moins choquant, selon le Collins English Dictionary. À Singapour, il avait été envisagé de renommer le film 'The Spy Who Shioked Me', shiok signifiant 'se sentir bien' en malais.

Gwyneth Paltrow et Cameron Diaz avaient été envisagées pour incarner le rôle de Felicity Shagwell, finalement confié à Heather Graham.

Le tournage s'est déroulé de novembre 1998 à février 1999, notamment à Seattle (Space Needle), en Californie (Los Angeles, base militaire de Tustin, Universal Studios, San Marcos Pass) et à Londres (Piccadilly).

Selon le réalisateur Jay Roach, la scène de lit entre Felicity et Fat Bastard impliquait qu'ils avaient bien eu des rapports sexuels, Felicity ne repartant que le lendemain après une douche chez lui ; la scène devait initialement durer plus longtemps.

Dans une version antérieure du scénario, Fat Bastard devait être fétichiste des pieds : une scène coupée le montrait suppliant Frau Farbissina de les lui lécher.

Le titre du film est un jeu de mots parodiant celui du film de James Bond L'Espion qui m'aimait, et la séquence lunaire parodie plusieurs scènes de Moonraker.

Le film multiplie les clins d'œil à Star Wars : générique en texte défilant jaune, Dr Evil voulant appeler sa base lunaire 'Étoile de la Mort', hublots de la base lunaire en forme de chasseurs TIE, et une réplique parodiant 'Luke, je suis ton père'.

La machine à voyager dans le temps utilisée par Austin Powers, une voiture, fonctionne comme la DeLorean de Retour vers le futur, tandis que son portail à motif en spirale s'inspire de la série Au Cœur du temps.

Le mojo dérobé à Austin Powers fait référence à l'expression 'Mr. Mojo Risin', anagramme du nom de Jim Morrison qu'il chantait dans la chanson L.A. Woman des Doors.

La chanson 'Beautiful Stranger' de Madonna, présente sur la bande originale, a remporté un Grammy Award en 2000 ; son clip, réalisé par Brett Ratner, met en scène Mike Myers dans le rôle d'Austin Powers.

Lenny Kravitz a repris 'American Woman' de The Guess Who pour la bande originale, avec un clip mettant en avant l'actrice Heather Graham et remplaçant les thèmes politiques originaux par une dimension plus sensuelle.