Đạo diễn Wes Anderson lần đầu tiên đặt vấn đề với hai diễn viên Schwartzman và Portman về Hotel Chevalier vào năm 2005.[2] Schwartzman và Anderson đã từng cùng hợp tác trong Rushmore (1998), phim dài thứ hai của Anderson, và sống cùng nhau trong căn hộ của Schwartzman tại Paris trong những tháng chờ bấm máy.[3] Lời mời vai diễn được gửi đến Portman sau khi đạo diễn Anderson xin được địa chỉ email của cô từ Scott Rudin, người sản xuất của Closer (2004), một bộ phim mà Portman tham gia.[4] Hai diễn viên đã đồng ý đóng Hotel Chevalier không cát sê[5] và Anderson tự lo phần tài chính còn lại cho việc sản xuất.[6] Đoàn làm phim gồm 15 người đã thực hiện các cảnh quay tại khách sạn Raphaël ở Paris, nơi cũng từng được sử dụng trong hai bộ phim Love in Paris (1996) và Place Vendôme (1998).[7] Hotel Chevalier được quay với phim của hãng Panavision và đạo cụ lấy từ căn hộ của Anderson.[4][6] Quá trình quay chỉ diễn ra trong hai ngày rưỡi và việc biên tập thực hiện vào tuần sau đó trên chính máy tính của Anderson.[2] Mặc dù có sử dụng trang phục của nhà tạo mẫu Marc Jacobs và va ly của hãng Louis Vuitton, hai nhãn hiệu hàng xa xỉ nổi tiếng, nhưng đạo diễn Wes Anderson đã mô tả việc sản xuất Hotel Chevalier "như làm một bộ phim bài tập của sinh viên điện ảnh".[4]

Ban đầu, Wes Anderson dự định Hotel Chevalier sẽ là một bộ phim ngắn độc lập,[8] nhưng vào khoảng thời gian ngắn ngay trước khi bấm máy, Anderson nhận thấy nhân vật của Schwartzman có rất nhiều điểm giống với một trong những nhân vật chính của bộ phim mà anh đang viết kịch bản.[2][8] Một năm sau đó, kịch bản này được sản xuất và dựng thành phim The Darjeeling Limited.[2] Bộ phim Hotel Chevalier diễn ra vào thời điểm hai tuần trước khi nhân vật của Schwartzman, mang tên Jack Whitman, cùng hai người anh bắt đầu chuyến đi tới Ấn Độ trong The Darjeeling Limited.[4] Cuộc đối thoại giữa các nhân vật cuối Hotel Chevalier đã được nhân vật Jack Whitman kể lại cho hai anh trai của mình trong phim The Darjeeling Limited dưới hình thức trích đoạn một truyện ngắn mà anh sáng tác.[9] Natalie Portman cũng xuất hiện với một vai nhỏ, người yêu cũ của nhân vật Jack Whitman, trong The Darjeeling Limited.[2] Fox Searchlight Pictures, hãng sản xuất The Darjeeling Limited, đã không hay biết về bộ phim ngắn cho tới khi phim The Darjeeling Limited hoàn thành và tuyên bố hãng không hưởng lợi ích thương mại nào từ Hotel Chevalier.[2]