Le réalisateur Antonio Pietrangeli est très peu connu en France. Ancien critique pour la revue cinéma Bianco e Nero, il a signé dix longs-métrages et des œuvres collectives. Son film le plus célèbre, Adua et ses compagnes (1960), remporta à l'époque un grand succès grâce à son sujet d'actualité : le devenir de prostituées après la fermeture des maisons closes. Il s'attache encore à l'émancipation féminine dans deux films d'importance : La parmigiana (1963) et L' Amour tel qu'il est (1965). Pietrangeli est décédé pendant le tournage de son dernier film, la comédie sentimentale Quand, comment et avec qui ? (1969), qui fut achevée par Valerio Zurlini.
L'acteur Marcello Mastroianni a collaboré à trois reprises avec le réalisateur Antonio Pietrangeli. D'abord dans La Principessa delle Canarie (1954), qui n'est pas un film de Pietrangeli, mais dont le scénario est co-signé par lui. Mastroianni a également joué dans deux films du réalisateur : le drame Adua et ses compagnes (1960) avec Simone Signoret et Fantômes à Rome (1961).
Marcello Mastroianni interprète à lui seul trois rôles. L'acteur réitèrera la performance dans Trois vies et une seule mort (1995) pour le réalisateur franco-chilien Raoul Ruiz.
Le thème principal du film, signée Nino Rota, a été réutilisé dans la bande originale d'un autre film composé par le musicien : Film d'amore e d'anarchia, ovvero stamattina alle 10 in via dei Fiori nella nota casa di tolleranza, réalisé en 1973.
L'actrice Sandra Milo, alors cantonnée aux rôles de bécasses frivoles, change de registre avec Fantômes à Rome pour interpréter le fantôme de Flora, une jeune fille qui s'est tuée par amour. L'actrice était déjà sortie de son rôle de femme superficielle et plantureuse dans le dramatique Vanina Vanini de Roberto Rossellini (1961).
Ce film est l'avant-dernier tourné par l'anglaise Belinda Lee, qui mourut dans un accident de voiture en mars 1961. Son dernier film sortira à titre posthume : Constantin le Grand, avec Cornel Wilde réalisé par Lionello De Felice.