A pesar de que el guion de Charlie Kaufman y los conceptos visuales de Michel Gondry fueron seguidos de cerca, los miembros del reparto tuvieron muchas oportunidades de improvisar. Elijah Wood y Mark Ruffalo improvisaron ampliamente, y gran parte del diálogo entre Jim Carrey y Kate Winslet fue el resultado de sesiones de ensayo grabadas en video, durante las cuales los dos se hicieron amigos al compartir historias de sus relaciones y desamores en la vida real.
La idea de esta película fue presentada a Michel Gondry por su amigo, el artista Pierre Bismuth, quien sugirió: "Recibes una tarjeta por correo que dice: alguien que conoces te ha borrado de su memoria".
Cuando Joel está en su cabeza y está viendo su sesión del proceso de borrado, no se usaron efectos especiales para mostrar a los dos Joels en la escena. Jim Carrey tuvo que quitarse el sombrero y la chaqueta cuando no estaba en la escena y tuvo que sentarse rápidamente en la silla, y viceversa cuando tiene que ponerse de pie.
Durante la escena del tren, Kate Winslet golpea a Jim Carrey. Esto no fue organizado ni planeado, y la respuesta de Carrey es de verdadera sorpresa.
Cuando Stan (Mark Ruffalo) asusta a Mary (Kirsten Dunst), Michel Gondry le pidió a Ruffalo que se escondiera en un lugar diferente cada toma, para asustarla realmente.