Gros succès public dans son pays d'origine, l'Allemagne, L'Expérience a été présenté et récompensé dans de nombreux festivals : Prix du meilleur réalisateur à Montréal en 2001, Prix du meilleur réalisateur, du meilleur scénario et de la meilleure photographie à Munich en 2001, Prix du meilleur scénario à Porto en 2002, Prix du meilleur acteur (...Moritz Bleibtreu) à Seattle en 2002,
L'Expérience est adapté du roman Black box de Mario Giordano, lui-même inspiré d'une véritable étude menée dans la prison de Stanford en 1971. Les évènements montrés dans le film étant une exagération de la réalité, l'allusion à la vraie expérience n'a pas été mentionnée comme prévu au départ, mais remplacée par la mention : "basé sur le roman "Black box" ".
Avant de commencer le tournage de L'Expérience, son réalisateur Oliver Hirschbiegel a pris soin de largement se documenter sur les comportements humains à travers des livres, vidéos, rapports et rencontres avec des psychologues et des psychiatres. "Tout ce qui se produit dans le film devait être plausible, possible", insiste-t-il.
Oliver Hirschbiegel n'a pas auditionné chaque acteur individuellement mais en groupe, leur demandant d'échanger leur rôle au beau milieu de la séance. Certains acteurs ont ainsi vu la nature de leur rôle changer, comme Christian Berkel, engagé au départ comme gardien avant de devenir le mystérieux prisonnier Stienhoff, ou encore Oliver Stokowski, fragile détenu alors qu'il devait à l'origine lui aussi incarner un surveillant
Pour donner plus de crédibilité aux scènes de son film, Oliver Hirschbiegel a parfois laissé place à l'improvisation, ne donnant que quelques indications à ses acteurs et laissant sa caméra filmer. De l'avis même du réalisateur, la frontière entre les acteurs et leurs personnages a commencé à s'effacer, d'autant plus qu'Oliver Hirschbiegel avoue avoir favorisé certaines amitiés et antipathies pour les besoins de l'intrigue. Pour plus de véracité, les prisonniers étaient réellement enfermés dans leurs cellules le temps des prises de vue, bloqués par de lourds barreaux fermés à clé. Au beau d'un moment constate le metteur en scène, "les gardiens et les prisonniers étaient effectivement deux groupes distincts qui ne se mélangeaient pas. Ils prenaient même leurs repas séparément."
Les scènes se déroulant dans la prison ont été entièrement tournées dans les sous-sols d'une usine à Cologne, alors que les extérieurs ont été filmés dans les rues de la ville.
Les séquences censées avoir été filmées par la caméra cachée du personnage de Tarek ont été tournées par Moritz Bleibtreu lui-même. L'interprète du jeune journaliste est d'ailleurs crédité comme opérateur vidéo au générique de L'Expérience.