Le rôle du Caporal Allison est celui que Robert Mitchum aurait préféré jouer dans toute sa carrière.
Le tournage de Dieu seul le sait marque le début d'une grande amitié de plusieurs décennies entre ses deux stars, Robert Mitchum et Deborah Kerr. Si Mitchum craignait que Kerr soit aussi hautaine que ses rôles, il a pour le moins été surpris quand il a entendu l'actrice insulter John Huston lors d'une prise ; pris d'une crise de fou rire incontrôlable alors qu'il était dans l'eau, l'acteur a même failli se noyer. Ils joueront dans trois autres films ensemble.
Le tournage de Dieu seul le sait s'est déroulé dans la République de Trinité-et-Tobago, une petite île des Caraïbes au large du Venezuela. L'équipe du film a dû faire venir des Japonais issus d'une diaspora du Brésil pour les rôles d'officiers. Pour les rôles de figurants sans réplique, elle a fait appel à pas moins de cinquante travailleurs chinois de l'île, principalement employés de restaurants ou de blanchisseries. L'activité de l'île a ainsi été fortement ralentie voire paralysée le temps du tournage.
En VO, le titre de Dieu seul le sait est Heaven Knows, Mr. Allison. Il s'agit en réalité d'une réplique qui ne fait pas partie du montage final.
De nombreux grands noms d'Hollywood ont été rattachés de près ou de loin au projet de Dieu seul le sait. William Wyler devait un temps diriger Kirk Douglas, puis Anthony Mann était pressenti avec Clark Gable dans le rôle-titre. John Wayne avait quant à lui tenté d'acheter les droits du film ; Marlon Brando a lui aussi été envisagé pour incarner le Caporal Allison, ce qui a vexé Robert Mitchum quand il l'a appris.
Robert Mitchum venait tout juste de tourner L'Enfer des tropiques à Trinité-et-Tobago quand il a appris qu'il jouerait dans Dieu seul le sait. À force de passer du temps sur l'île, l'acteur s'est enamouré du calypso et a même enregistré un album la même année, intitulé Calypso - Is Like So.