Il film è un adattamento del film francese del 1969 di Claude Chabrol, Stéphane, una moglie infedele (The Unfaithful Wife).

Una prima bozza della sceneggiatura presentava i coniugi Sumner con una relazione sessuale disfunzionale, per dare a Connie una giustificazione al tradimento; lo studio voleva un matrimonio infelice senza sesso, ma Gere e Lyne si opposero, preferendo mostrare due persone perfettamente felici per sottolineare la natura arbitraria dell'infedeltà.

George Clooney rifiutò il ruolo di Edward per girare Ocean's Eleven, mentre Jennifer Lopez rifiutò quello di Connie ritenendo che la sceneggiatura non fosse abbastanza buona; in un'intervista del 2025 a Howard Stern ha ammesso di rimpiangere ancora quella scelta.

Olivier Martinez fu scelto per il ruolo di Paul dopo aver inviato un'audizione videoregistrata ai produttori, e una volta scritturato il suo personaggio venne reso francese; con l'approvazione di Lyne modificò alcuni dialoghi e la scena della seduzione iniziale, ambientata mentre Connie guarda un libro in Braille.

Adrian Lyne scelse Diane Lane dopo averla vista nel film A Walk on the Moon, apprezzando la sua capacità di trasmettere sensualità pur restando un personaggio comprensivo; il regista chiese inoltre a Gere e Lane di aumentare di peso per rendere credibile il comfort di una coppia di mezza età, lasciando ogni mattina ciambelle nel camerino di Gere per fargli prendere circa 13 kg.

Durante la scena della tempesta di vento in cui Connie incontra Paul per la prima volta, iniziò a piovere davvero e Lyne decise di utilizzare le condizioni meteorologiche nuvolose per le scene di strada.

Per una scena ambientata in un ufficio, Lyne fece riempire la stanza di fumo artificiale per 18-20 ore al giorno per ottenere colori più tenui; l'effetto irritò le gole degli attori al punto che sul set era presente un medico che somministrava antibiotici per infezioni bronchiali, e Diane Lane dovette usare una bombola di ossigeno per sopportare il ritmo delle riprese.

Per prepararsi alla prima scena d'amore tra Paul e Connie, Lyne fece guardare agli attori estratti di Attrazione fatale, Cinque pezzi facili e Ultimo tango a Parigi; Olivier Martinez non era a suo agio con le scene di nudità, mentre Diane Lane raccontò che Lyne girava spesso un intero rullino per una singola inquadratura, rendendo le riprese fisicamente ed emotivamente estenuanti.

Diane Lane e Olivier Martinez non si erano mai incontrati prima delle riprese e non si conobbero bene nemmeno durante la produzione, un distacco che rispecchiava involontariamente il rapporto tra i loro personaggi.

Quattro settimane intere delle riprese furono dedicate alle scene ambientate nel loft di Paul, situato al terzo piano di un edificio di sei piani in Greene Street a New York.

Il direttore della fotografia Peter Biziou, già collaboratore di Lyne per 9 settimane e ½, utilizzò spesso due telecamere contemporaneamente per le scene intime, in modo da ridurre il numero di ciak necessari.

Il finale originariamente previsto era ambientato in esterni innevati, ma l'idea fu abbandonata prima delle riprese, che si svolsero principalmente a New York City dal 22 marzo al 1º giugno 2001.

Lyne girò cinque finali diversi per il film, ispirandosi alla sua esperienza con Attrazione fatale, il cui finale iniziale era stato rifiutato dal pubblico di prova; dopo reazioni negative dei test audience al finale voluto dallo studio, che avrebbe punito più esplicitamente i personaggi, la produzione richiamò Gere e Lane a Los Angeles poche settimane prima dell'uscita per rigirare il finale originale, più ambiguo, scritto da Alvin Sargent e più vicino a quello del film francese originale.

Il film fu il penultimo lavoro di Adrian Lyne come regista prima di una pausa di vent'anni, tornando dietro la macchina da presa solo con Deep Water nel 2022.

Diane Lane fu candidata all'Oscar come Miglior Attrice, perdendo contro Nicole Kidman per The Hours, ma vinse il premio della National Society of Film Critics e quello della New York Film Critics Circle; la campagna promozionale dello studio si concentrò su quella che Fox definì la 'scena iconica' del film, in cui Connie ricorda il primo incontro con Paul durante un viaggio in treno.