Detroit marque la troisième collaboration entre la cinéaste Kathryn Bigelow et le scénariste Mark Boal, après Zero Dark Thirty (2012) et Démineurs (2009).
La sortie américaine du film coïncide, à quelques jours près, aux 50 ans des émeutes de 1967.
Les émeutes qui ont eu lieu à Detroit le 23 juillet 1967 sont l'une des plus importantes des Etats-Unis, derrière celles des Draft Riots de New York (1863) et celles de Los Angeles (1992). S'étant déroulées sur cinq jours, elles ont causé la mort de 43 personnes et en ont blessé 467 autres.
Detroit a été tourné à Brockton et Dorchester, Massachusetts et Hamtramck, Michigan en septembre 2016.
Kathryn Bigelow a tourné Detroit de la même manière qu'elle avait tourné Démineurs. Elle utilise 3 ou 4 caméras en même temps en tournant constamment autour des acteurs en mouvement. La cinéaste préfère également éclairer tout le plateau pour que les comédiens puissent évoluer où bon leur semble et être flexibles. Elle ne s'embarrasse pas de fioritures en arrêtant l'action pour tourner des gros plans et des plans larges ; cette technique lui permet de boucler une scène en 2 ou 3 prises.
Pour la préparation de son rôle, John Boyega a eu l'opportunité de rencontrer le vrai Melvin Dismukes, la personne qu'il interprète sur grand écran dans Detroit.