Bonnie and Clyde vốn được dự định sẽ là một phiên bản lãng mạn và hài hước của dòng phim gangster bạo lực ở thập niên 1930, đồng thời cập nhật cả những kĩ thuật làm phim hiện đại.[7] Arthur Penn miêu tả một số cảnh bạo lực với màu sắc hài hước, đôi khi gợi nhớ đến những bộ phim theo lối hài slaptick của Keystone Kops, để rồi chuyển trạng thái một cách bất ổn sang những màn bạo lực trần trụi và khủng khiếp.[8] Phim còn cho thấy bị chịu ảnh hướng lớn từ những đạo diễn của trào lưu new wave của Pháp, cả ở cách chuyển đổi tông điệu nhanh chóng cũng như khâu biên tập linh hoạt của nó, đặc biệt đáng chú ý trong cảnh kết của phim.[8][9] Những trang đầu tiên của kịch bản được soạn ra ở đầu thập niên 1960. Chịu ảnh hưởng từ những đạo diễn trào lưu new wave của Pháp, hai biên kịch David Newman và Robert Benton đã gửi bản thảo đầu tiên (dù chưa hoàn thành) đến đạo diễn Arthur Penn. Ông vừa tham gia sản xuất dự án phim The Chase (1966) và không thể góp mặt trong khâu xây dựng kịch bản cho Bonnie and Clyde. Bộ đôi biên kịch lại gửi kịch bản cho François Truffaut, một vị đạo diễn thuộc trào lưu new wave của Pháp và ông này cũng có vài đóng góp cho dự án. Tuy nhiên ông đã bàn giao dự án cho người khác bởi phải đạo diễn phim kế tiếp là Fahrenheit 451 (1966).[10] Theo gợi ý của Truffaut, đội ngũ biên kịch rất phấn khích khi tiếp cận nhà làm phim Jean-Luc Godard, trong khi các nhà sản xuất thì ngược lại. Một số nguồn tin cho biết Godard không tin tưởng Hollywood và từ chối dự án; rồi Robert Benton tuyên bố Godard đã muốn ghi hình phim tại New Jersey vào tháng 1 lúc mùa đông. Nhà sản xuất dự án lúc đó là Norah Wright đã lên tiếng phản đối vì cho rằng yêu sách của Godard là bất hợp lý vì cốt truyện lấy bối cảnh tại Texas, nơi có khí hậu ấm áp quanh năm.[11] Đồng nghiệp của Norah là Elinor Jones cũng phát biểu rằng cả hai đã không tin tưởng Godard ngay từ lúc bắt đầu dự án. Và Godard đáp lại bằng tiếng Pháp, "Je vous parle de cinéma, vous me parlez de météo. Au revoir" (Tôi đang nói chuyện điện ảnh còn bạn thì đang nói về thời tiết. Vậy chào tạm biệt nhé).[12] Sau lễ trao giải Oscar 1968, Godard gửi cho Benton và Newman một sợi cáp ghi rằng "Giờ thì chúng ta thực hiện dự án lại từ đầu đi".

Ngay sau khi các cuộc đàm phán sản xuất rơi vào bế tắc, nam diễn viên Warren Beatty ghé thăm Paris và thông qua Truffaut ông hay tin về dự án. Trở lại Hollywood, ông đề nghị được đọc kịch bản và mua lại bản quyền. Buổi gặp mặt với Godard diễn ra không suôn sẻ. Beatty thay đổi cách tiếp cận của mình và thuyết phục các biên kịch rằng dù ở lần đầu đọc kịch bản ông thấy mang đậm chất new wave của Pháp, nhưng ông cho rằng một đạo diễn người Mỹ là cần thiết với dự án này.[13] Beatty đã gửi lời mời làm đạo diễn cho George Stevens, William Wyler, Karel Reisz, John Schlesinger, Brian G. Hutton và Sydney Pollack nhưng tất cả họ đều từ chối cơ hội. Ngay cả Arthur Penn cũng từng từ chối dự án một vài lần trước khi Beatty cuối cùng thuyết phục được ông chỉ đạo bộ phim.[14] Khi Beatty nắm cương vị nhà sản xuất duy nhất, nữ diễn viên và chị gái của ông là Shirley MacLaine trở thành ứng viên nặng ký để đóng Bonnie. Nhưng khi Beatty là người thủ vai Clyde, họ cần một nữ diễn viên khác để làm đối trọng với ông. Rồi những ứng viên khác được cân nhắc cho vai Bonnie như Jane Fonda, Tuesday Weld, Ann-Margret, Leslie Caron, Carol Lynley và Sue Lyon. Nữ minh tinh Cher cũng đi thử vai, và Beatty còn cầu xin Natalie Wood đóng Bonnie. Nhưng Wood từ chối nhận vai để tập trung trị liệu cho bản thân vào lúc đó, đồng thời thừa nhận rằng quãng thời gian làm việc với Beatty là rất "khó khăn". Sau này Faye Dunaway cho biết rằng cô đã suýt trượt vai nhưng sau cùng vẫn thành công.

Bonnie and Clyde là một trong những phim điện ảnh đầu tiên sử dụng nhiều pháo nổ – đó là những vụ nổ nhỏ thường đính kèm với những túi máu giả, được kích nổ bên trong quần áo của các diễn viên để giả vờ diễn ra cùng lúc với những phát đạn. Do được phát hành trong thời kì mà những cảnh quay nói chung được thể hiện ít đổ máu và không đau đớn, cảnh chết của Bonnie và Clyde là một trong những phân cảnh điện ảnh đại chúng đầu tiên của Mỹ tái hiện sự thật một cách trần trụi trên màn ảnh.[15]