L'écrivaine Vera Caspary a inspiré le scénario de La Femme au Gardenia. Auteur de pièces de théâtre et de romans, elle eut également une seconde carrière de scénariste à Hollywood. Elle a signé entre autres la nouvelle Laura portée à l'écran par Otto Preminger en 1944.
Le cinéma de Fritz Lang se distingue en trois grandes périodes : le cinéma muet, la période parlante et le retour en Allemagne. Le passage au parlant débute par le chef d'oeuvre du film policier M le Maudit en 1931. Au milieu des années '30, Lang part s'installer aux Etats-Unis où il expérimentera différents types de cinéma : le film noir, le drame et le western. La Femme au Gardénia s'inscrit dans cette période prolifique des films noirs.
L'acteur américain touche-à-tout Richard Conte fut d'abord remarqué au théâtre avant de devenir l'une des grandes idoles du polar américain. Ses plus beaux rôles de gansters, il les aura dans La Proie de Robert Siodmak, Appelez Nord 777 d' Henry Hathaway et dans Association Criminelle. Sa fin de carrière se terminera par des séries Z tournées en Italie où, pendant un temps il s'était éxilé.
L'acteur canadien Raymond Burr qui interprète Harry Prebel dans le film de Fritz Lang nous est plus familier sous le nom de Robert Ironside, détective invalide menant des enquêtes en fauteuil roulant qu'il a interprété de 1967 à 1975 dans la série américaine L'Homme de fer. De 1985, il interprète le personnage de l'avocat Perry Mason dans la série du même nom. Son rôle sera récurrent jusqu'en 1993, année de la mort de Burr qui marquera l'arrêt définitif de la série.
Le chanteur et pianiste américain Nat King Cole interprète son propre rôle dans le film. Le musicien, qui a signé quelques grands classiques du jazz, interprète la chanson-titre du film Blue gardenia.
Truffaut qui ne cachait pas son admiration pour Fritz Lang parle de son maître : "Chaque plan du style de Lang, chaque mouvement d'appareil, chaquecadrage, chaque déplacement d'acteur, chaque geste a quelque chose de décisif."