Pour Susanna Fogel, coscénariste et réalisatrice du film, L'Espion qui m'a larguée est un mélange entre Mes meilleures amies et James Bond. Elle explique : "Les deux genres de films qu’on aime, c’est ceux qui mettent en scène des personnages drôles auxquels on peut s’identifier, pleins d’autodérision dans leur façon de gérer leurs problèmes assez dérisoires, et ceux qui nous transportent véritablement dans un autre univers. On s’est dit qu’on pourrait trouver un moyen de mélanger les deux de façon très fun et que le résultat pourrait en valoir la peine."
L'Espion qui m'a larguée a été pensé pour remettre en question les codes du genre puisque ce film d’espionnage et d’action met en scène deux femmes. C’est la scénariste Susanna Fogel qui a finalement été choisie, même s'il elle n'avait pas d'expérience en matière de films d'action. "C’est purement une histoire de femme très personnelle ; elle parle de ce que c’est que d’être une femme d’une trentaine d’années, confrontée à des problèmes typiques de la génération dont je fais partie. Très vite, on s’est rendu compte que si quelqu’un d’autre devait réaliser le film, ce serait une personne forcément moins proche des enjeux de l’intrigue que moi. Il est devenu évident que ce serait moi qui allait prendre les commandes", se rappelle-t-elle.
Le célèbre chef cascadeur et réalisateur 2ème équipe Gary Powell, dont la filmographie comporte, entre autres, de multiples participations aux sagas James Bond et Jason Bourne, a été engagé par Susanna Fogel pour travailler sur le film. Il raconte : "D’habitude, dans le cinéma d’action, on s'attend à certaines choses ; quand on voit Sam, qui joue Sebastian, on sait que c’est quelqu’un qui sait faire des cascades, puisque c’est lui l’agent. À l’inverse, Morgan et Audrey sont deux personnes normales. Du coup, quand j’ai élaboré les cascades et les scènes d’action, il fallait que je garde bien à l’esprit que ce sont deux femmes parfaitement normales, qui ne peuvent pas devenir des pros des arts martiaux et se mettre à conduire comme des pilotes de Formule 1 du jour au lendemain."
Parmi les nombreuses cascades que Gary Powel a élaborées, il y a la scène de la fusillade dans un café, celle de la torture dans un gymnase ou encore celle du numéro de trapèze de haute voltige. Kate McKinnon explique : "Gary m’y a fait monter [sur le trapèze]. Et je me suis retrouvée à 6 mètres du sol. C’est très haut ! Ça fait assez peur, mais je me suis vraiment amusée. Je crois que son père a travaillé sur tous les Indiana Jones, qui sont de véritables films-cultes pour moi. Du coup, il me racontait plein d’histoires sur ces films, et en même temps ça me faisait complètement flipper d’entendre comment ça se passait à l’époque ! Gary est vraiment quelqu’un de génial et de très sincère qui m’a beaucoup appris. Et je crois que personne ne peut rivaliser avec sa passion pour les sauts en parachute et les bagarres."
Dans la veine des films d’espionnage dont l’intrigue se déploie à l’échelle internationale, les protagonistes de L'Espion qui m'a largué se lancent dans une véritable épopée internationale qui les emmène dans pas moins de neuf villes : Vilnius (Lituanie), Los Angeles, Vienne, Prague, Paris, Amsterdam, Berlin, Tokyo et Moscou. L'essentiel du tournage s'est déroulé en décors réels à Budapest, en Hongrie, ainsi qu’à Vienne, Amsterdam et Berlin.
Le chef décorateur Marc Homes explique : "À un moment donné, on est dans un bar futuriste de Tokyo, ensuite on se retrouve dans une espèce de camp d’entraînement de gymnastique soviétique, avant d’enchaîner sur des auberges de jeunesse à Amsterdam… Beaucoup de lieux très intéressants pour moi ! Chaque semaine, j’avais trois ou quatre décors complètement différents à concevoir, ce qui est vraiment sympa : c’est un défi qui vous force à être très réactif."
L'Espion qui m'a larguée marque la première expérience hollywoodienne de Kev Adams. Notons que ce dernier avait auparavant côtoyé la légende Rutger Hauer qui jouait dans Gangsterdam.
L’équipe a choisi Budapest comme lieu de tournage principal en raison de ses nombreuses équipes de tournage, sa proximité avec d’autres capitales européennes et son architecture variée. "Budapest est située sur le Danube et est une porte sur l’Europe. Dans un seul quartier assez restreint, vous pouvez déjà voir beaucoup de variations architecturales très intéressantes à filmer. On y retrouve un peu de Paris, un peu de Berlin ou de Vienne, mais il y a également des quartiers très modernes. La ville entière a été transformée et restaurée au cours des quinze dernières années, si bien qu'il y a beaucoup d’endroits particulièrement beaux et ouvragés - aussi beaux que dans d’autres capitales européennes", confie Mark Homes.