Opération Eye in the sky marque la dernière apparition physique d'Alan Rickman au cinéma avant sa mort début 2016. En effet, le légendaire interprète de Rogue dans Harry Potter et Hans Gruber dans Die Hard aura droit à un dernier baroud d'honneur lors de la sortie de Alice : De l'autre côté du miroir. Il y prête son timbre si particulier à la Chenille bleue.
Helen Mirren, Alan Rickman, Aaron Paul et Barkhad Abdi ne se sont pas rencontrés pendant le tournage mais ont joué chacun de leur côté face au réalisateur. Les restrictions budgétaires auxquelles ont fait face les équipes d’Opération Eye in the Sky ont également influencé la manière dont étaient tournées certaines scènes du film, avec notamment l’emploi de fonds verts.
Opération Eye in the sky met en avant cette nouvelle tactique dans l'art de la guerre qui consiste à utiliser des drones pour frapper des cibles ennemies situées à des milliers de kilomètres. Andrew Niccol s'était déjà attaqué au sujet en 2015 avec Good Kill. Dans ce film, Ethan Hawke incarnait un pilote de chasse reconverti en pilote de drone opérant depuis le Nevada. Cette fois, c'est Helen Mirren et Aaron Paul qui s'y collent, toujours depuis une base dans le... Nevada.
Le rôle d’Helen Mirren, qui incarne un colonel à la tête d’une opération d’espionnage top-secrète, était initialement prévu pour un homme. Le charisme de l'actrice a finalement eu raison de cette idée.
Fleur van Eeden, la doublure cascades d'Helen Mirren choisie pour Opération Eye in the Sky, a 39 ans de moins que l'actrice britannique, âgée de 70 ans.
Le projet Eye in the sky est passé entre les mains de Tarsem Singh (Renaissances) puis de Oliver Hirschbiegel (La Chute) qui devait le réaliser pour la BBC. La production retardée, Gavin Hood (X-Men Origins Wolverine, La Stratégie Ender) a finalement été choisi pour réaliser le film par le producteur Xavier Marchand, auquel le réalisateur avait transmis le projet.
Bien que l'action se déroule aux États-Unis ou au Royaume-Uni, le réalisateur Gavin Hood a choisi de tourner Opération Eye in the Sky dans son pays natal, l'Afrique du Sud. L'utilisation de drones n'a cependant pas été autorisée pendant le tournage par les autorités locales ; ils ont donc été rajoutés au film en post-production.
Colin Firth compte parmi les producteurs d'Opération Eye in the Sky. En 2016, il produit également Loving, le prochain film de Jeff Nichols. Ce sont les deux premiers longs-métrages de fiction que produit l'acteur britannique.