La película está basada en la novela Maria Beetle de Kōtarō Isaka.
Brad Pitt hizo el 95% de sus escenas de riesgo en esta película, según el coordinador de acrobacias Greg Rementer.
La producción de Bullet Train comenzó en octubre de 2020 en Los Ángeles. La filmación comenzó el 16 de noviembre de 2020 y concluyó en marzo de 2021.