Au départ, c'est Yves Montand qui devait donner la réplique à Michel Serrault.
C'est l'avant-dernier film de Romy Schneider, l'ultime étant La Passante du Sans-Souci en 1982.
Garde à vue est l'un des trois longs métrages qui ont vu Guy Marchand et Lino Ventura se donner la réplique. En 1971, les deux hommes s'étaient côtoyés dans Boulevard du rhum puis s'étaient retrouvés en 1987 au générique de La Rumba.
Si Michel Audiard a toujours alterné policiers et comédies, il va passer toute une décennie à partir de la fin des années 70 à dialoguer des films noirs comme Le Corps de mon ennemi (1976) ou Mort d'un pourri (1977). Avec Garde à vue, il abandonne les mots d'auteur pour des répliques qui dénotent une analyse des personnages plus subtile et psychologique.
Garde à vue marque la première collaboration des acteurs Guy Marchand et Michel Serrault. Les deux hommes se retrouveront ensuite à quatre reprises, dans Nestor Burma, détective de choc (1981), Mortelle randonnée (1983), Bonjour l'angoisse (1988) et Beaumarchais, l'insolent (1996).
Ce film est le troisième long métrage de Claude Miller après La Meilleure Façon de marcher et Dites-lui que je l'aime (1977). Cette dernière oeuvre ayant été un échec, le réalisateur doit attendre quatre ans avant qu'on lui confie un nouveau projet. Garde à vue sera un gros succès et lui permettera d'enchaîner sur Mortelle randonnée en 1983.
En 1981, Guy Marchand amorce un tournant dans sa carrière en enchaînant les rôles de salaud. Après avoir joué un militaire raciste dans Coup de torchon, il interprète ce rôle d'inspecteur violent et impulsif dans Garde à vue qui lui vaut un César. L'année suivante il interpretera un criminel dans Mortelle randonnée, sa seconde collaboration avec Claude Miller.
La future chanteuse de variétés Elsa fait une silhouette dans ce film. Agée de 8 ans, elle apparaît dans le rôle de Camille dans une séquence de souvenirs évoqués par Romy Schneider.
Claude Miller réengagera Michel Serrault dans son film suivant Mortelle randonnée en 1983, un autre polar noir dans lequel le comédien jouera cette fois-ci un détective.
Bien qu'ayant travaillé comme assistant de Jean-Luc Godard (Week-End, 1967) et comme directeur de production de François Truffaut (Domicile conjugal), Claude Miller prend le contre-pied de la nouvelle-vague dans Garde à vue. Le film est en effet tourné entièrement en studio avec un grand soin apporté aux dialogues signés Michel Audiard et une confrontation de comédiens chevronnés.
Ce film obtient le Grand prix du Cinéma Louis Lumière, le Prix Méliès, et le Prix du meilleur scénario au Festival de Montréal en 1981.
Ce film a obtenu quatre César en 1982 : celui du meilleur acteur pour Michel Serrault, du meilleur acteur de second rôle pour Guy Marchand et du meilleur scénario ou adaptation pour Jean Herman, Claude Miller et Michel Audiard.
Rendu célèbre par La Cage aux folles, Michel Serrault casse son image de comique dès le mileu des années 70 en serial killer dans L' Ibis rouge (1975), puis en assassin de sa femme dans Pile ou Face (1980) et enfin en fonctionnaire ambigu et suspect dans Garde à vue. Ce n'est que le début d'une série de rôles de détraqués des Fantômes du chapelier (1982) à Docteur Petiot (1990).
Ce film a fait l'objet d'un remake américain, Suspicion de Stephen Hopkins, initié par le comédien Gene Hackman, grand admirateur du film. Celui-ci reprend d'ailleurs le rôle de Michel Serrault, tandis Morgan Freeman interprète le personnage de Lino Ventura et Monica Bellucci celui de Romy Schneider.
C'est Michel Audiard qui découvre le roman de John Wainwright Brainwash (A Table) et qui le confie aux productions Ariane Films. Claude Miller est alors contacté pour en réaliser l'adaptation.