Продюсеры Брокколи и Зальцман изначально планировали экранизировать «На секретной службе Её Величества» ещё после «Голдфингера», и Ричард Мэйбаум даже работал над сценарием в то время, но из-за судебного спора вокруг прав на «Шаровую молнию» проект отложили.
Съёмки фильма несколько раз откладывались из-за проблем с погодой: тёплая швейцарская зима и недостаточный снежный покров вынудили продюсеров перенести производство и сначала снять «Живёшь только дважды».
Между уходом Шона Коннери и стартом нового фильма Гарри Зальцман планировал экранизировать «Человека с золотым пистолетом» в Камбодже с Роджером Муром в роли Бонда, но политическая нестабильность сорвала эти планы, а Мур в итоге подписал контракт на новый сезон сериала «Святой».
На роль Джеймса Бонда рассматривались более 400 актёров, включая Джона Ричардсона, Ганса де Вриза, Роберта Кэмпбелла, Энтони Роджерса и Терренса Стэмпа, а также восходящую звезду Оливера Рида, чей публичный имидж посчитали слишком узнаваемым.
Джорджа Лэзенби, не имевшего актёрского опыта, продюсеры заметили в рекламе шоколада Fry's Chocolate Cream, а его кандидатуру окончательно утвердили после того, как он случайно ударил в лицо каскадёра-борца, продемонстрировав нужную агрессию.
Лэзенби подписал контракт на семь фильмов, но его агент Ронан О'Рахилли убедил актёра, что образ секретного агента устареет в либеральные 1970-е годы, из-за чего Лэзенби покинул серию после единственного фильма.
На роль Трейси Драко приглашали Брижит Бардо, но сделка сорвалась после того, как актриса подписала контракт на фильм «Шалако» с Шоном Коннери, и роль досталась Дайане Ригг.
Роль Блофельда изначально писалась под Макса фон Сюдова, который позже действительно сыграл этого персонажа в неканоничном фильме «Никогда не говори никогда».
Съёмки проходили на ещё строящемся вращающемся ресторане Piz Gloria на вершине Шильтхорн в Швейцарии — продюсеры сами профинансировали подведение электричества и канатной дороги, чтобы иметь возможность снимать там.
Из-за слабого снегопада швейцарские съёмки затянулись на 56 дней сверх графика.
Оператор Джонни Джордан разработал систему, при которой его подвешивали на парашютном ремне длиной около 5,5 метра под вертолётом, что позволяло снимать лыжные погони с движения под любым углом.
Сцену, в которой Блофельд врезается в ветку дерева на бобслее, из-за неудачной попытки каскадёра пришлось переснимать в павильоне, и в итоге её лично сыграл Телли Савалас.
Для сцены аварии на ледовом автодроме над неиспользуемой взлётной полосой построили каток, постоянно поливая его водой и снегом, а Лэзенби и Ригг сами выполняли большую часть вождения из-за обилия крупных планов.
По словам Лэзенби, режиссёр Питер Хант почти не общался с ним напрямую, отдавая указания через ассистента, и просил съёмочную группу держаться от актёра на расстоянии, полагая, что чем более одиноким будет чувствовать себя Лэзенби, тем лучше он сыграет Бонда.
Для сцены гибели Трейси Хант заставил Лэзенби репетировать весь день с 8 утра до 5 вечера, специально измотав актёра, чтобы добиться нужной эмоциональной реакции в кадре.
Луи Армстронг, тяжело болевший на момент записи, исполнил песню «We Have All the Time in the World» с одного дубля; позже эта композиция была повторно использована в титрах фильма «Не время умирать» 2021 года.
Чтобы зрители не забывали, что перед ними всё тот же Джеймс Бонд, в фильм добавили отсылки к предыдущим частям: фразу Бонда «Такого никогда не случалось с тем, другим», кадры из прошлых фильмов в титрах, предметы из «Доктора Ноу», «Из России с любовью» и «Шаровой молнии» в кабинете агента, а также насвистывание темы из «Голдфингера».
Изначально в сценарии Бонд делал пластическую операцию, чтобы объяснить смену внешности и помочь зрителям принять нового актёра в роли, но эту идею убрали, решив просто игнорировать смену исполнителя.
На премьере в лондонском кинотеатре Odeon Leicester Square Лэзенби появился с бородой и длинными волосами, что выглядело «совсем не по-бондовски» и ещё больше испортило его отношения с продюсерами.
