M et le 3ème secret a nécessité quatre années d'enquête pour l'ancien journaliste Pierre Barnérias. Quinze pays sont mis à l'honneur dans ce documentaire : à commencer par la France, pays d'origine du réalisateur, mais aussi le Portugal où eut lieu, selon le témoignage de Lúcia dos Santos et ses cousins Jacinta et Francisco Marto, l'apparition de la Vierge Marie en 1917. Il tourna et utilisa des images d'archives d'autres pays comme l'Espagne, le Japon, l'Italie, le Mexique, l'Angleterre, les U.S.A, la Hongrie, la Bosnie, la Roumanie, la Belgique, l'Israël, la Grèce et l'Autriche.
C'est la deuxième fois qu'André Dussolier prête sa voix à la narration d'un documentaire. En 2010, il l'avait fait pour La vie sauvage des animaux domestiques.
M et le 3e secret est le deuxième long-métrage du réalisateur Pierre Barnérias, après Il était une foi. Il est en ce moment en préparation de son troisième long-métrage, Condamné idéal.
C'est la première contribution cinématographique de la chanteuse Hélène Ségara. Elle prête sa voix à la narration de M et le 3e secret aux côtés d'André Dussolier.