Avec Black Bag, Steven Soderbergh retrouve Cate Blanchett, avec qui il avait précédemment collaboré sur The Good German en 2006. De plus, Michael Fassbender avait travaillé avec le metteur en scène sur Haywire en 2011.
Le scénario est écrit par David Koepp, connu pour son travail sur des films tels que Jurassic Park et Mission: Impossible.
Le film a été principalement tourné à Londres, offrant un cadre authentique aux intrigues d'espionnage, ainsi qu'aux célèbres studios Pinewood, connus pour accueillir des productions majeures.
Le titre "Black Bag" fait référence aux opérations clandestines menées par des espions pour voler des secrets ou des documents sensibles.
En plus de Blanchett et Fassbender, Black Bag réunit Pierce Brosnan et Naomie Harris, tous deux anciens acteurs de la franchise James Bond, renforçant ainsi l'authenticité du film dans le genre espionnage.
Certains critiques ont noté des similitudes entre Black Bag et Mr. and Mrs. Smith (2005) avec Brad Pitt et Angelna Jolie, notamment en raison de la dynamique entre deux espions mariés.
Le budget de Black Bag est estimé à 60 millions de dollars. A titre de comparaison, Ocean's Eleven (2001) avait coûté 85 millions de dollars, Erin Brockovich (2000) 52 millions et Traffic (2000) 48 millions.
Steven Soderbergh a mentionné une scène particulièrement difficile à tourner : une séquence de 12 minutes où les personnages restent assis autour d'une table lors d'un dîner. Il a décrit cette scène comme un "cauchemar" en raison du défi de maintenir l'intérêt visuel et narratif sans mouvement des acteurs.
Michael Fassbender est un grand habitué du genre espionnage, puisqu’à part Piégée, où il campait un tueur se livrant à un violent combat avec Gina Carano, il a plus récemment joué le rôle-titre de The Killer de David Fincher, où il jouait un tueur à gages froid et méthodique cherchant à échapper à ses employeurs.
L’équipe a visité le véritable QG du National Cyber Security Centre (NCSC) à Londres avant de recréer ses bureaux à l’écran, reprenant des détails réalistes comme la couleur des murs et certains objets.
Les acteurs ont pu échanger avec d’anciens espions du GCHQ et du NCSC pour mieux comprendre leur quotidien. Certains ne révélaient que leurs prénoms, ajoutant un voile de mystère à la préparation.
Le lac où le personnage de Michael Fassbender se ressource est un véritable lieu idyllique du Buckinghamshire, choisi pour son atmosphère paisible contrastant avec la tension du film.
Le personnage de George Woodhouse, incarné par Michael Fassbender, s’inspire en partie de James Jesus Angleton, une légende de la CIA. Comme Angleton, George est un passionné de pêche, un passe-temps qui reflète sa patience et sa capacité d’observation.
Les costumes de Fassbender ont été inspirés par le style de Michael Caine dans Une belle Tigresse, un thriller des années 70. Le but était de donner au personnage une élégance discrète tout en restant fonctionnel pour un agent secret.
La maison de George et Kathryn a été entièrement construite en studio, mais chaque détail a été pensé pour ressembler à une maison londonienne authentique. Les concepteurs ont même étudié les bouches d’égout et les infrastructures de gaz naturel pour reproduire un réalisme total.