Brad Pitt a réalisé 95 % de ses propres cascades dans ce film selon le coordinateur des cascades Greg Rementer.
Aaron Taylor-Johnson a perdu un morceau de sa main et s’est évanoui après avoir fait une cascade.
Le réalisateur David Leitch et Brad Pitt entretenaient une longue relation de travail avant Bullet Train (2022). Leitch a travaillé comme doublure de Pitt dans plusieurs films, dont Fight Club (1999), Ocean’s Eleven (2001), Troy (2004) et Mr. & Mrs. Smith (2005). Pitt a également fait une apparition dans le deuxième effort de réalisateur de Leitch, Deadpool 2 (2018).
Le personnage de Brad Pitt dit qu’il n’oublie jamais un visage et qu’il a du mal à se rappeler qui est le Loup. Dans la vraie vie, Brad Pitt souffre de « prosopagnosie », une maladie qui altère la capacité de reconnaître les visages familiers, y compris le sien. Il a déclaré dans des interviews qu’il avait besoin de se souvenir du contexte et de la situation dans laquelle il a rencontré quelqu’un afin de savoir qui est cette personne, tout comme son personnage.
Sandra Bullock a remplacé Lady Gaga dans ce film.