Mystic river a été présenté en compétition officielle au Festival de Cannes 2003.
Mystic river est basé sur le roman homonyme de Dennis Lehane. Clint Eastwood a découvert le synopsis de cet ouvrage à la dernière page d'un journal.
Pour retravailler l'intrigue du roman de Dennis Lehane, Clint Eastwood fit appel à Brian Helgeland, qui avait déjà été scénariste sur son précédent long métrage Créance de sang. Une fois terminé le script de Mystic river, le réalisateur et acteur le laissa reposer et se mit à songer sérieusement à sa mise en scène quand il travailla au montage de Créance de sang.
Pour la photographie du film, Clint Eastwood a eu recours aux services du chef-opérateur Tom Stern, qui a auparavant travaillé comme chef-éclairagiste sur nombre de ses films : La Relève (1990), Impitoyable (1992) ou encore Un monde parfait (1993). Le réalisateur-acteur confie : "Il faisait du si bon boulot que je me suis dit qu'il était temps de lui donner une promotion".
Mystic river a été tourné intégralement à Boston. Les intérieurs furent construits dans un entrepôt de Canton, dans le Massachusetts, un faubourg du sud de Boston. Le chef décorateur Henry Bumstead reproduisit fidèlement les intérieurs locaux et construisit de toutes pièces le Black Emerald Bar, théâtre de la scène la plus dramatique du film.
La quasi-totalité des séquences tournées à Boston bénéficia du concours de la Massachusetts Port Authority et de l'Office of Special Events du maire Thomas Menino, qui coordonna la délivrance des permis, assura le contrôle de la circulation et la sécurité de l'équipe.
Clint Eastwood a fait appel à deux actrices avec qui il avait déjà tourné : Laura Linney, présente au casting des Pleins pouvoirs, et Marcia Gay Harden, sa partenaire dans Space cowboys.
Eli Wallach, alias Tuco, fidèle partenaire de Clint Eastwood dans Le Bon, la brute et le truand, fait ici une apparition clin d'oeil dans le rôle d'un vieil épicier.