Bunny Lake a disparu est l'adaptation du roman homonyme publié en 1957 par l’écrivaine américaine Marryam Modell, plus connu sous le pseudonyme de Evelyn Piper.
Si, dans le roman de Marryam Modell, l'intrigue de Bunny Lake a disparu se situe à New York, pour son adaptation sur grand écran, le réalisateur Otto Preminger a souhaité poser ses caméras dans la ville de Londres où il a tourné en décors naturels son trente-et-unième film.
Sorti en salles en 1965, Bunny Lake a disparu aurait pu gagner les écrans bien avant, Otto Preminger s'étant doté des droits du roman en 1958. Perfectionniste et minutieux, le cinéaste souhaite modifier la fin initiale présente dans le roman, mais ne parvient pas à s'emparer d'une idée neuve. C'est seulement une fois le script mis entre les mains du couple d'écrivains John et Penelope Mortimer, que le réalisateur décide de sauter le pas.
Très singulier, le générique d'ouverture de Bunny Lake a disparu, qui met en scène une main déchirant du papier noir sous lequel est inscrit sur fond blanc les noms des collaborateurs du film, a été entièrement conçu par le designer graphique américain Saul Bass. Ce dernier a collaboré à de nombreuses occasions avec Otto Preminger depuis le début des années 50 (Carmen Jones, Bonjour tristesse, Autopsie d'un meurtre, Tempête à Washington, Le Cardinal, Première victoire, Des Amis comme les miens, Rosebud) ou encore sur le générique de Psychose d'Alfred Hitchcock.
En 2006, le réalisateur Joe Carnahan et le scénariste Doug Wright ont planché sur le développement d'un remake de Bunny Lake a disparu, dans lequel l'actrice Reese Witherspoon aurait joué le rôle principal d'Ann Lake, si elle n'avait pas quitté subrepticement le film lors de son tournage l'année suivante. Faute de lui retrouver une remplaçante, Joe Carnahan abandonna le projet.
Premier choix d'Otto Preminger pour incarner le rôle principal d'Ann Lake, l'actrice Carol Lynley n'était pas autant désirée par la Columbia Pictures, qui aurait préféré voir la comédienne Jane Fonda à sa place.
The Zombies, groupe de rock britannique mythique des années 60, joue son propre rôle dans le film.