Tous les chats sont gris est une oeuvre 100% belge, aucun financement ne venant de l'étranger.
La réalisatrice belge Savina Dellicour a fait une école de cinéma en Angleterre (où elle se forme auprès de Stephen Frears) et s'est établie ensuite au pays de Shakespeare, mettant en scène des courts métrages. Tous les chats sont gris est son premier film.
C'est la jeune actrice Manon Capelle qui incarne Dorothy, l'adolescente de 16 ans en pleine crise identitaire que Bouli Lanners prend sous son aile. La jeune femme a passé le casting sans penser au rôle principal. L'équipe du film a fait revenir plusieurs fois Manon pour passer des essais avant de la choisir pour prêter ses traits à Dorothy. Elle a été sélectionnée parmi plus de 300 filles s'étant présentées pour le casting.
Tous les chats sont gris a bénéficié d'un petit budget s'élevant à "seulement" 1.400.000 euros.
Selon la cinéaste Savina Dellicour, le titre Tous les chats sont gris a été choisi en référence au personnage de Paul, incarné par Bouli Lanners. En effet, ce dernier est un personnage féru de citations. C'est également une référence à la soirée où Paul est sorti avec la mère de Dorothy, Christine (Anne Coesens), deux totalement personnalités différentes mais qui se sont trouvées car la nuit, tous les chats sont gris.
Tous les chats sont gris a été tourné à Bruxelles en Belgique en août et septembre 2013.