Tony Gilroy, sceneggiatore dei primi due film, voleva che The Bourne Supremacy si concentrasse sul pentimento e la redenzione di Bourne per i suoi omicidi, ma ritenne che il film uscito avesse omesso questo aspetto, spingendolo a scrivere una prima bozza per Ultimatum.

Gilroy fu persuaso a scrivere una bozza iniziale della sceneggiatura ma non partecipò oltre, e nel 2009 non aveva ancora visto il film finito; la sua bozza fu criticata da Matt Damon.

Tom Stoppard scrisse una bozza della sceneggiatura, dichiarando poi di non credere che ci fosse una sola sua parola rimasta nel film finale.

Le riprese principali iniziarono a New York City il 2 ottobre 2006, e il film fu girato tra i Pinewood Studios vicino Londra e location in tutto il mondo, tra cui Tangeri, Londra, Parigi, Madrid (che ha interpretato sia se stessa che Torino) e Berlino (usata come controfigura di Mosca).

La breve sequenza ambientata a Torino fu inizialmente girata davvero nel capoluogo piemontese, ma un cambio di sceneggiatura costrinse a rigirarla; poiché la troupe si trovava già a Madrid per le scene spagnole, la scena fu ripresa lì usando uno scorcio simile a una piazza italiana.

La sequenza dell'attentato a Tangeri è un omaggio esplicito di Paul Greengrass al film La battaglia di Algeri di Gillo Pontecorvo; per una singolare coincidenza, il regista italiano morì proprio nei giorni in cui la troupe girava a Tangeri, e cast e regista osservarono un minuto di silenzio in suo onore prima di riprendere le riprese.

Nel film sono presenti alcune comparse involontarie rimaste per scelta o impossibilità nel montaggio finale: durante alcune scene si notano passanti che guardano in camera o indicano gli attori.

Gli effetti visivi furono realizzati da Double Negative, con oltre 590 inquadrature "invisibili" create per il film, incluse estensioni di set, controfigure digitali, auto generate al computer, detriti e centinaia di correzioni digitali per le sequenze chiave.

La canzone "Scotty Doesn't Know", che Bourne ascolta mentre spara con un fucile di precisione, è lo stesso brano che il personaggio interpretato da Matt Damon canta nel film EuroTrip.

Per i titoli di coda fu registrata una nuova versione del singolo "Extreme Ways" di Moby, intitolata "Extreme Ways (Bourne's Ultimatum)".

Il film mostra applicazioni informatiche reali come la shell Bourne-again (ispirata alla shell Bourne creata da Stephen R. Bourne, non collegata al personaggio Jason Bourne) e il tool Nmap, un dettaglio apprezzato dalla sottocultura hacker per il suo realismo rispetto ad altri film sull'hacking.

Il titolo scelto per la distribuzione italiana, "Il ritorno dello sciacallo", richiama in modo curioso ed erroneo il filone letterario di Bourne di Robert Ludlum, dove lo sciacallo è in realtà il principale antagonista di un altro personaggio.

Il film incassò 69.283.690 dollari nel weekend di apertura, stabilendo il record per il miglior weekend di apertura di agosto superando Rush Hour 2, record che rimase imbattuto per sette anni fino a Guardians of the Galaxy nel 2014.