La Femme à la fenêtre marque la seconde collaboration entre Gary Oldman et le metteur en scène Joe Wright, après Les Heures sombres pour lequel le comédien a reçu l'Oscar du Meilleur acteur grâce à son interprétation impressionnante de Winston Churchill.
Le thriller est adapté du best-seller de A.J. Finn (pseudonyme de Dan Mallory), "The Woman in the Window", publié pour la première fois en 2018.
Gary Oldman et Julianne Moore avaient, en 2001, partagé l'affiche d'Hannibal, suite du Silence des agneaux. Cette dernière retrouve par ailleurs, avec La Femme à la fenêtre, Jennifer Jason Leigh avec laquelle elle a joué dans Short Cuts en 1993.
A l'origine, La Femme à la fenêtre devait sortir en salles, mais compte tenu de la pandémie de Covid-19, le long métrage est finalement diffusé sur Netflix.
La bande originale de La Femme à la fenêtre devait être composée par Trent Reznor et Atticus Ross. Mais, en raison de divergences artistiques avec Fox 2000 Pictures (filiale de la 20th Century Fox avant le rachat de cette dernière par Disney), Danny Elfman les a remplacés.