Sam Mendes aveva inizialmente dichiarato che non avrebbe diretto il seguito di Skyfall, ma tornò sui suoi passi nel 2014, diventando così il primo regista a dirigere due James Bond consecutivi dopo John Glen negli anni '80.

Il regista Nicolas Winding Refn rivelò di aver rifiutato l'offerta di dirigere il film prima che Mendes accettasse di tornare.

L'inclusione di Spectre e dei personaggi collegati segna la fine di una lunga disputa legale tra Kevin McClory e gli eredi di Ian Fleming sui diritti del romanzo Thunderball, risolta solo nel 2013 quando MGM acquisì i diritti completi sull'organizzazione Spectre.

In seguito all'hackeraggio della Sony Pictures nel novembre 2014, furono resi pubblici documenti riservati che rivelavano tensioni tra Sony ed Eon riguardo al budget, alle acrobazie e alle location del film, oltre a bozze anticipate della sceneggiatura scritta da John Logan.

Ralph Fiennes ha rivelato in un'intervista del 2021 che Sam Mendes aveva proposto una svolta narrativa in cui M sarebbe stata rivelata come la vera villain, idea che Fiennes rifiutò; un'altra bozza di John Logan prevedeva invece che Bill Tanner fosse una talpa di Spectre.

Dave Bautista fu scelto per interpretare Mr. Hinx dopo che i produttori cercarono un attore con un background negli sport di contatto; il personaggio pronuncia una sola parola in tutto il film.

Monica Bellucci, scritturata per il ruolo di Lucia Sciarra, divenne all'età di cinquant'anni l'attrice più anziana ad interpretare una Bond girl; in precedenza aveva fatto un provino per il ruolo di Paris Carver in Il domani non muore mai, poi assegnato a Teri Hatcher.

Il personaggio di Mr. White, interpretato da Jesper Christensen, sarebbe dovuto morire in una scena tagliata da Quantum of Solace, e la sua eliminazione dal montaggio finale permise il suo ritorno in Spectre.

Durante le riprese in Austria, Daniel Craig subì la lacerazione di un menisco girando una scena di combattimento con Dave Bautista, e in seguito venne operato a New York durante una pausa dalle riprese.

Per l'inseguimento automobilistico a Roma furono distrutte sette Aston Martin, stabilendo un record per il maggior numero di auto danneggiate in un film Bond, con un costo stimato di 24 milioni di sterline per il parco auto.

L'esplosione girata in Marocco detiene il Guinness World Record per la più grande esplosione cinematografica della storia, realizzata con 8.140 litri di cherosene e 24 cariche da un chilogrammo di esplosivo ciascuna.

La sequenza pre-titoli girata a Città del Messico durante il Giorno dei Morti ispirò le autorità messicane a organizzare, nel 2016, la prima vera parata del Día de Muertos nella capitale, attirando circa 250.000 persone.

I Radiohead furono incaricati di scrivere il tema del film e proposero prima 'Man of War', un brano inedito degli anni '90 che fu scartato perché non ammissibile agli Academy Award, e poi il brano 'Spectre', giudicato troppo malinconico e anch'esso rifiutato.

Lana Del Rey ha rivelato nel 2024 di aver scritto la canzone '24' per Spectre, ma anch'essa fu respinta; alla fine il tema ufficiale, 'Writing's on the Wall' di Sam Smith, fu scritto in una sola sessione di meno di mezz'ora e divenne il primo tema di un film di Bond a raggiungere la prima posizione della classifica singoli britannica.

Il personaggio di Franz Oberhauser si ispira a Hannes Oberhauser, personaggio secondario del racconto breve 'Octopussy' di Ian Fleming, presentato nel film come tutore legale temporaneo di un giovane Bond nel 1983.