Jane Seymour a obtenu le rôle de Michaela Quinn au dernier moment, n'ayant lu le script que la veille du début du tournage du pilote.
Jane Seymour a révélé en 2015 avoir accepté le rôle car son mari de l'époque, également son gérant, avait perdu toute sa fortune et l'avait endettée de 9 millions de dollars ; elle a signé pour protéger sa maison et ses enfants.
Plusieurs acteurs du pilote ont été remplacés avant que la série ne devienne régulière : Henry Sanders a remplacé Ivory Ocean, Orson Bean a remplacé Guy Boyd, et Jim Knobeloch a remplacé Colm Meaney.
Le personnage de Larry Sellers, initialement un guerrier cheyenne muet nommé Black Hawk parlant uniquement le cheyenne, a été transformé en Cloud Dancing, frère de sang de Sully capable de parler anglais, sans que son nom ne soit jamais prononcé lors de sa première apparition.
Le rôle de Colleen Cooper a été recasté en pleine saison 3 : Erika Flores, réticente à signer un contrat de cinq ans comme les autres acteurs, a quitté la série et a été remplacée par Jessica Bowman, provoquant la colère de certains fans.
Jane Wyman, qui incarnait la mère de Michaela lors de son unique apparition en saison 1, a refusé de reprendre le rôle en saison 2 car elle avait pris sa retraite d'actrice ; ce fut son dernier rôle avant d'être remplacée par Georgann Johnson.
La série a été principalement tournée sur le décor western du Paramount Ranch à Agoura Hills, où les fans pouvaient visiter le plateau et discuter avec les acteurs pendant le tournage.
L'intégralité du décor du Paramount Ranch, resté un lieu touristique populaire après la fin de la série, a été détruite lors de l'incendie Woolsey Fire fin 2018.
D'autres scènes ont été tournées au studio Universal à Hollywood, où le décor de rue New England servait de maison de la famille Quinn, et où les rues de New York doublaient Boston et Washington.
Pour le second téléfilm, les scènes se déroulant à Boston ont été tournées dans le Vieux-Montréal, au Canada, pour des raisons d'économies imposées par CBS.
La grossesse réelle de Jane Seymour durant la saison 4 a été intégrée à l'intrigue de la série, aboutissant à la naissance du personnage de Katie, la fille de Michaela et Sully.
Le titre français « Docteur Quinn, femme médecin » est une traduction approximative : l'expression originale « medicine woman » désigne en réalité une guérisseuse ou chamane dans la culture amérindienne, comme le suggère l'enseigne offerte par Sully à Michaela dans le pilote.
Le duo comique britannique French and Saunders a parodié la série dans un sketch intitulé « Dr. Quimn, Mad Woman », avec Jennifer Saunders imitant Jane Seymour.
En 2014, Jane Seymour, Joe Lando, Orson Bean et d'autres membres du casting original ont repris leurs rôles pour une parodie humoristique sur le site Funny or Die intitulée « Dr. Quinn Morphine Woman ».
L'annulation de la série par CBS en 1998 a provoqué une vague de protestation massive des fans, comparable à celle suscitée par l'annulation de Star Trek dans les années 1960 ; le site de Jane Seymour a recueilli plus d'un million de messages de protestation.
Le premier téléfilm posthume, Dr. Quinn: Revolutions (1999), a été très mal accueilli par les fans car il adoptait un ton plus violent pour séduire un public masculin, et la partition originale de William Olvis a été entièrement abandonnée au profit d'une musique moins coûteuse.
Pour le second téléfilm, Dr. Quinn: The Heart Within (2001), CBS a laissé un contrôle créatif total à Beth Sullivan, mais a imposé un tournage au Canada et la limitation du casting aux acteurs principaux afin de réduire les coûts.
En 1997, un spin-off centré sur le personnage de Hank Lawson, intitulé California, a été tourné avec plusieurs acteurs réguliers de la série, mais seul l'épisode pilote a été réalisé et sa diffusion télévisée reste incertaine.
