Khi quyết định làm bộ phim, tôi bắt đầu thực hiện một lượng lớn nghiên cứu. Tôi bị ám ảnh bởi những sự thật liên quan tới vụ án. Tôi xem qua tất cả các báo cáo và bắt đầu phỏng vấn những người có liên quan: nhà báo, thanh tra, những người dân sống ở thị trấn đương thời.— Bong Joon-ho, British Film Institute[16]

Hồi ức kẻ sát nhân lấy cảm hứng từ câu chuyện có thật về vụ giết người hàng loạt đầu tiên được ghi nhận ở Đại Hàn dân quốc từ năm 1986 đến năm 1991 tại thành phố Hwaseong, tỉnh Gyeonggi.[3] Số nạn nhân không được đề cập cụ thể trong phim. Thực tế, lực lượng cảnh sát đã xác nhận 10 phụ nữ bị sát hại và cưỡng hiếp tại Hwaseong từ tháng 10 năm 1986 đến tháng 4 năm 1991.[17] Một số chi tiết trong Hồi ức kẻ sát nhân như việc kẻ giết người trói nạn nhân bằng chính đồ lót của họ tương đồng với hồ sơ vụ giết người hàng loạt tại Hwaseong.[18] Trong quá trình điều tra, các điều tra viên cũng phải nhờ tới công nghệ giám định DNA của Nhật Bản (trong phim là Hoa Kỳ) để xác định danh tính của tên sát nhân.[19] Cũng như cái kết của phim, ba năm sau thời điểm Hồi ức kẻ sát nhân công chiếu, thủ phạm thật sự của chuỗi vụ án tại Hwaseong vẫn chưa bị đưa ra ánh sáng dù 2006 là năm hết thời hạn truy cứu trách nhiệm hình sự.[17][20]