Paul Haggis a vu sa carrière décoller en 2005, date de sortie de Collision. Il est en effet réalisateur, scénariste et producteur du long métrage, qui a reçu dix prix dont l'Oscar du meilleur film en 2006. Il était alors en compétition avec Le Secret de Brokeback Mountain, Truman Capote, Good Night, and Good Luck. et Munich.
Puzzle se concentre autour de trois faits familiaux dramatiques : le divorce, l'adultère et la mort d’un enfant.
Après Red Hot (1993), Collision (2004), Dans la vallée d'Elah (2007) et Les Trois prochains jours (2010), Paul Haggis réalise avec Puzzle son cinquième long métrage.
Liam Neeson est un acteur très demandé. Au cœur d’une dizaine de projets en cours de développement, il n’hésite pas à varier les registres et incarne dans Puzzle un homme tourmenté par la rencontre d’une jolie jeune femme.
Liam Neeson et Olivia Wilde, amants dans Puzzle, s’étaient déjà rencontrés en 2010 sur le tournage de Les trois prochains jours, sous la direction d’un certain… Paul Haggis. Toutefois, ils n'avaient dans ce long métrage aucune scène en commun.
James Franco et Mila Kunis sont amis dans la vraie vie. Ils ont tourné trois fois ensemble depuis 2010 : dans Crazy Night (2010), Tar (2012), et Le Monde fantastique d’Oz (2013).
Scott, l’un des acteurs principaux de Puzzle, interprété par Adrien Brody, répète à plusieurs reprises le mot spaciba. Chose curieuse, car spaciba signifie merci en russe et que Scott vit en Italie.
Durant la phase de développement du film, Jude Law et Naomi Watts étaient pressentis pour rejoindre le casting. Ils furent finalement mis de côté, puis remplacés.
La plupart des prises de vue censées se passer à New York ont en fait été réalisées dans les studios Cinecita, à Rome.
Richard Wiess, le nom du personnage incarné par James Franco, n’est jamais mentionné dans le film. Il apparaît cependant à deux reprises, la première fois sur un bâtiment et la seconde sur un interphone.
Le réalisateur prend plaisir à traiter la thématique amoureuse dans ses long-métrages. Il précise : "Je me pose toutes sortes de questions sur les rapports amoureux auxquelles je n’arrive pas à répondre. Par exemple : Comment s’y prend-on avec quelqu’un d’impossible ? Est-ce qu’on peut obtenir ce dont on a besoin en essayant de changer cette personne ? (…) Et si nous pensons que certains d’entre nous sont condamnés à ne s’éprendre que d’êtres qui ne leur correspondent pas – est-ce la réalité, ou sommes-nous incapables de voir qu’ils sont faits pour être ensemble ? Comme le montrent tous ces questionnements sur les relations amoureuses, c’est moi le type impossible !"