Le réalisateur Stanley Donen est un grand spécialiste reconnu de la comédie musicale. C'est à lui qu'on doit l'acclamé et ultra populaire Chantons sous la pluie mais aussi Mariage royal ou Un Jour à New York.
Dans Drôle de frimousse, contrairement à My Fair Lady, Audrey Hepburn interprète toutes ses chansons elle-même. Le film a été restauré dans son format d'origine (1.96:1) et dans sa version technicolor.
Le tournage fut quelque peu mouvementé, les équipes technique et artistique ont été confrontées aux violences politiques qui ébranlaient la France, alors en plein conflit algérien.
Le film se veut au fait de la mode de l'époque, dans le plus pur style Vogue, et les robes d'Audrey Hepburn ont été dessinées par Hubert de Givenchy.
Stanley Donen a choisi de confier le rôle à Fred Astaire, celui-ci l'ayant déjà tenu 30 ans auparavant sur les planches de Broadway. Dans le film, son personnage fait référence au photographe Richard Avedon, qui était consultant visuel sur le tournage. D'ailleurs, la plupart des photos utilisées dans le film sont d'Avedon, notamment le portrait d'Audrey Hepburn dans la chambre noire.
Le film est une adaptation d'une opérette de 1927 de George Gershwin, à qui l'on doit notamment des oeuvres comme Rhapsody in blue ou Un Américain à Paris.
Drôle de frimousse est l'avant-dernière grande comédie musicale que tourne Fred Astaire. Le comédien joue la même année dans La Belle de Moscou de Rouben Mamoulian avant que sa carrière n'aille sur la pente descendante.
Fred Astaire et Audrey Hepburn avaient une différence d'âge de 30 ans, il en avait 57 et elle 27.
Vincente Minnelli avait proposé le premier rôle de Gigi, autre comédie musicale populaire, à Audrey Hepburn mais celle-ci a décliné l'offre préférant tourner Drôle de frimousse.