Pour préparer son rôle, Brigitte Fossey a refusé trois propositions de longs métrages. La comédienne voulait consacrer du temps pour s'immerger au maximum dans son personnage, celui d'une droguée. Elle a notamment rencontré une jeune toxicomane qui lui a raconté en détails ce que pouvaient vivre et éprouver les toxicomanes. Elle a également lu l'ouvrage du Dr Claude Olievenstein, "Il n'y a pas de drogués heureux".
Avec Un Mauvais fils, Claude Sautet change de génération et de milieu social. Le personnage principal, incarné par Patrick Dewaere, a la trentaine, et évolue dans le milieu prolétarien.
Un Mauvais fils marque la première collaboration entre Claude Sautet et le producteur Alain Sarde. Alain Sarde produira au total cinq longs métrages du cinéaste : Nelly et Monsieur Arnaud, Un coeur en hiver, Quelques jours avec moi, Garçon ! et Un Mauvais fils.
Parmi les scénaristes du film, on retrouve Daniel Biasini, qui n'est autre que le second mari de l'actrice Romy Schneider. Le couple est resté marié de 1975 à 1981. De cette union est née Sarah Biasini, aujourd'hui actrice.
Malgré un bon accueil critique, la couverture médiatique d'Un Mauvais fils va brutalement mal tourner. Patrick Dewaere va en effet avoir une violente altercation avec un journaliste (qui avait révélé des informations personnelles sur l'acteur) et toute la presse (à quelques supports près) va lui déclarer la guerre. Malgré les regrets de l'acteur, le mal est fait et la rupture sera totale entre la presse et lui. Dewaere créé une véritable cabale contre lui. Le nom de Patrick Dewaere va même été volontairement oublié des fiches de présentation du film dans certains journaux !
Un Mauvais fils a été nommé à 6 reprises à la cérémonie des César en 1981. Trois acteurs étaient en lice, mais seul Jacques Dufilho est reparti avec le trophée, dans la catégorie Meilleur acteur dans un second rôle.
Claude Sautet avait songé à embaucher Gérard Depardieu en lieu et place de Patrick Dewaere. Le réalisateur l'avait dirigé dans Vincent, François, Paul et les autres.
Claude Sautet souhaitait demander à Patrick Dewaere de raser son inséparable moustache pour les besoins du tournage d'Un mauvais fils. Le cinéaste n'aura finalement pas eu besoin de le faire, l'acteur ayant devancé sa demande sans connaître son intention ! Le cinéaste craignait qu'il soit superstitieux à l'idée de raser sa moustache. En fait, l'acteur l'avait enlevée de lui-même pour montrer qu'il en était capable !