La 20th Century Fox ha annunciato il progetto nel dicembre 2013, con Michael Green che ha scritto la sceneggiatura prima che Kenneth Branagh fosse incaricato di dirigere.

Angelina Jolie era in trattative nel giugno 2016 per interpretare Mrs. Caroline Hubbard ma alla fine ha rinunciato al ruolo, dopodiché Charlize Theron è stata tra le candidate prima che Michelle Pfeiffer fosse scelta.

Michael Peña si era unito al cast nel settembre 2016 ma si è ritirato ed è stato sostituito da Manuel Garcia-Rulfo nel gennaio 2017.

Kenneth Branagh ha dichiarato che si è avvicinato al ruolo di Poirot "apprezzando il fatto di trovare in lui l'aspetto ossessivo-compulsivo piuttosto che l'aspetto damerino".

Le riprese principali sono iniziate nel novembre 2016 nel Regno Unito e hanno utilizzato telecamere IMAX 65 mm, alcune delle stesse attrezzature utilizzate nel Dunkirk di Christopher Nolan, nel quale Branagh aveva recitato poco prima di questa produzione; i due film sono stati gli unici girati in 65 mm e usciti nel 2017 da quando l'Amleto dello stesso Branagh nel 1996.

Un treno prop meticolosamente realizzato che replica un treno a vapore SNCF francese, compreso una locomotiva, un tender, una carrozza ristorante, una carrozza bagagli e un salone con bar, è stato appositamente costruito per resistere alle riprese, al movimento sui binari e ai complessi traveling shots; dopo la produzione è stato acquistato e trasformato in un'esperienza da sala da tè nel Lake District.

Michelle Pfeiffer ha registrato una canzone originale intitolata "Never Forget" per il finale del film, con Branagh che ha guardato la registrazione via Skype da migliaia di chilometri di distanza durante la post-produzione; riteneva che la canzone "si inserisse perfettamente" e desse al film un momento di riflessione necessario.

Il personaggio di Pilar Estravados, interpretato da Penélope Cruz, sostituisce l'infermiera svedese Greta Ohlsson dal romanzo e prende il suo nome da un personaggio non correlato nel Hercule Poirot's Christmas di Agatha Christie.