Liza Minnelli est la fille de l'actrice Judy Garland et du metteur en scène Vincente Minnelli. Elle a débuté dès seize ans à Broadway dans les shows de sa mère avant de faire une entrée fracassante dans le long-métrage en interprétant le rôle principal de Cabaret en 1972. Pour Scorsese, choisir Liza Minnelli pour New York, New York est une première forme d'hommage à la comédie musicale américaine telle qu'elle était pratiquée par les studios hollywoodiens dans les années 40 et 50. Son film est en particulier un hommage aux musicals de Vincente Minnelli, le père de Liza qui l'a d'ailleurs fait jouer dans son dernier film Nina en 1976. Les films de Minnelli, Brigadoon et Le Chant du Missouri notamment, sont des références pour Scorsese et pour ce film-ci en particulier. Le tournage en studio, les scènes chantées, le travail sur le couleur et les décors de New York, New York sont très contemporains du " style Minnelli ". Si Liza Minnelli apparaîtra dans son propre rôle dans La Valse des pantins six ans après, elle souhaitait que Scorsese la dirige au théâtre à Broadway, mais ce projet commun n'a pas abouti.
Si aujourd'hui Martin Scorsese considère New York, New York comme un de ses films les plus faibles, le tournage ne fut pas de tout repos. Scorsese avait à lutter contre une dépendance à la drogue qui se faisait de plus en plus pesante. En outre, l'idée initiale qu'il avait de recréer le New York de l'époque en studio, s'avère vite titanesque. Le budget est dépassé, les infrastructures du décor sont très coûteuses, le tournage en Technicolor et en studio contraignant. La forme bigarrée du film en est la conséquence directe : au final le film aligne une construction dramatique avec des scènes musicales un peu morcelées. Chronologiquement le film suit Taxi driver, et il faudra la réussite de Raging Bull à Scorsese en 1980 pour se relancer.
La version originale du célèbre morceau repris quelques années plus tard par Frank Sinatra était loin de plaire à l'acteur Robert De Niro. Non seulement celle-ci n'était pas à son goût mais son insistance obligea même ses compositeurs à le modifier fortement. Ceux-ci sont maintenant infiniment reconnaissants envers Robert De Niro, les ayant aidé, par son opinion, à effectuer les changements qui firent de ce morceau un des plus connus et plus joués au monde.
Robert De Niro, acteur très concerné par chacun de ses rôles, a effectivement appris à jouer du saxophone pour le film. Néanmoins, la plupart des chansons étant post-synchronisées, on ne l'entendra que par bribes, jamais pour un morceau complet.