Jessica Chastain đã đề xuất ý tưởng về một bộ phim nữ điệp viên theo tinh thần giống như loạt phim Nhiệm vụ bất khả thi và James Bond với đạo diễn Simon Kinberg khi đó đang sản xuất bộ phim Dark Phoenix. Ý tưởng đã được xây dựng và vào tháng 5 năm 2018, có thông báo rằng Kinberg sẽ chỉ đạo bộ phim với Chastain sản xuất, ngoài ra cô còn đóng vai chính cùng với Marion Cotillard, Penélope Cruz, Phạm Băng Băng và Lupita Nyong'o. Dự án đã được giới thiệu đến các hãng phim trong Liên hoan phim Cannes 2018. Global Road Entertainment và Amazon Studios đấu thầu quyền phân phối[7][8], nhưng cuối cùng thì Universal Pictures đã giành được quyền phân phối ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh với giá 20 triệu đô la.[9][10]

Vào tháng 2 năm 2019, Chastain đưa ra yêu cầu đề xuất liên quan đến việc tuyển diễn viên nam.[11] Vào tháng 5 năm 2019, có thông báo rằng Sebastian Stan và Édgar Ramírez sẽ tham gia vào dàn diễn viên của bộ phim, ngoài ra Cotillard đã từ chối.[12] Diane Kruger được bổ sung vào tháng 6, thay thế Cotillard.[13] Quá trình quay phim bắt đầu vào tháng 7 năm 2019, giữa 3 địa điểm Paris, Morocco và London,[14][15][16] ngoài ra còn sử dụng các địa điểm bao gồm cả Tòa nhà Thượng viện.[17] Vào tháng 9 năm 2019, Emilio Insolera tham gia dàn diễn viên của bộ phim.[18] Việc quay phim bổ sung diễn ra ở London vào tháng 7 năm 2020 với các biện pháp phòng ngừa do đại dịch COVID-19.[19] Tom Holkenborg soạn nhạc cho phim.[20] Sau khi phát hành đoạn trailer vào tháng 10 năm 2020, việc chọn Cruz, một nữ diễn viên người Tây Ban Nha, vào vai một nhà tâm lý học người Colombia đã bị chỉ trích. Chastain bảo vệ quyết định này, nói rằng cô ấy muốn đánh giá "sợi dây cộng đồng quốc tế kết nối tất cả chúng ta" và nhấn mạnh tầm quan trọng của các nhân vật "tất cả cùng nhau tạo thành một liên minh vượt ra ngoài biên giới".[21][22][23]