Chaplin iniziò a scrivere la sceneggiatura nel 1928 insieme a Harry Carr, partendo da un'idea per un clown circense che diventa cieco e deve nascondere il suo handicap alla figlia, spunto da cui nacque il personaggio della fioraia cieca.

Le prime scene che Chaplin concepì furono quelle del finale, in cui la fioraia guarita vede per la prima volta il vagabondo: la scena era considerata da Chaplin il cuore dell'intero film.

Nonostante l'avvento dei film sonori, Chaplin decise di continuare a girare senza dialoghi, incorporando il suono solo tramite una colonna sonora musicale sincronizzata con effetti sonori; disse a un giornalista che avrebbe 'dato ai film parlati tre anni, tutto qui'.

Chaplin notò Virginia Cherrill per caso durante le riprese di un film sulla spiaggia di Santa Monica e, dopo una serie di provini deludenti con altre attrici, decise di scritturarla; lei fu la prima attrice a recitare in modo credibile la cecità grazie alla sua reale miopia.

L'attore inizialmente scelto per il ruolo del milionario, Henry Clive, si rifiutò all'ultimo momento di tuffarsi nell'acqua fredda per la scena del tentato suicidio, così Chaplin lo licenziò su due piedi e lo sostituì con Harry Myers.

Durante la lavorazione Chaplin licenziò temporaneamente Virginia Cherrill dopo che lei gli chiese di uscire prima dal set per un appuntamento dal parrucchiere, sostituendola con Georgia Hale (già co-protagonista de La febbre dell'oro); ne girò anche un provino con la sedicenne Violet Krauth, ma alla fine richiamò Cherrill offrendole un aumento di stipendio.

Le riprese durarono quasi tre anni, dal 27 dicembre 1928 al settembre 1930, e furono girati circa 314.256 piedi di pellicola per un film finito di soli 8.093 piedi, un rapporto di scarto di circa 38,8 a 1.

La scena iniziale in cui la fioraia scambia il vagabondo per un milionario, sentendo sbattere la portiera di un'auto, fu girata e rigirata più volte con vari espedienti prima di trovare la soluzione giusta, diventando una delle scene più ripetute nella storia del cinema.

La scena dell'inaugurazione della statua nel prologo coinvolse fino a 380 comparse e fu particolarmente stressante da girare per Chaplin.

Tra le comparse non accreditate del film compare una giovanissima Jean Harlow in una scena di un locale notturno, poi tagliata dal montaggio finale.

City Lights segnò la prima volta in cui Chaplin compose lui stesso la colonna sonora di un suo film: la scrisse in sei settimane insieme ad Arthur Johnston, canticchiando le melodie che Johnston trascriveva su carta.

Il tema principale della fioraia cieca è la canzone 'La Violetera' del compositore spagnolo José Padilla; Chaplin perse una causa legale intentata da Padilla a Parigi per non averlo accreditato.

Alla prima americana del 30 gennaio 1931 a Los Angeles, ospite d'onore fu Albert Einstein con la moglie; secondo diverse fonti, quando il pubblico si alzò ad applaudire entrambi, Chaplin sussurrò a Einstein: 'Vede, applaudono me perché mi capiscono tutti; applaudono lei perché non la capisce nessuno'.

Nel 1949 il critico James Agee definì la scena finale del film 'la più grande interpretazione mai registrata su pellicola'; nel 1991 il film fu selezionato dalla Biblioteca del Congresso per la preservazione nel National Film Registry.

Il regista Woody Allen si è ispirato alla scena finale di City Lights per il finale del suo film Manhattan del 1979, e il celebre regista Federico Fellini omaggiò il film in Le notti di Cabiria.