Eaux profondes est basé sur le roman du même nom de Patricia Highsmith paru en 1958, à qui l'on doit entre autres "Le Talentueux M. Ripley". L'adaptation est signée par Zach Helm (L'Incroyable destin de Harold Crick) et Sam Levinson, créateur de la série Euphoria, connue pour sa représentation sans fard des relations sexuelles.
Adrian Lyne est un abitué du thriller érotique puisqu'on lui doit Liaison fatale et 9 semaines 1/2. Le célèbre réalisateur n'avait plus signé de films depuis Infidèle, en 2002.
Le roman a déjà été adapté au cinéma avec le thriller français Eaux profondes réalisé par Michel Deville, et emmené par Isabelle Huppert et Jean-Louis Trintignant.
Ana de Armas, James Bond Girl dans Mourir peut attendre, n'est pas complètement étrangère au thriller érotique puisqu'elle avait joué dans Knock Knock avec Keanu Reeves.
A l'origine, Ben Affleck devait jouer Jacques Le Gris (tenu par Adam Driver) dans Le Dernier duel, face à Matt Damon. Il a finalement dû renoncer et jouer un personnage moins central dans le film de Ridley Scott (celui de l'ignoble Comte Pierre d'Alençon), en raison de son engagement sur Eaux profondes.