Au départ, le réalisateur prévu pour Vacances romaines est Frank Capra. Celui-ci veut alors faire passer des essais à Cary Grant et Elizabeth Taylor pour tenir les rôles principaux du film. Finalement, c'est William Wyler qui réalise Vacances romaines, avec Audrey Hepburn et Gregory Peck dans les premiers rôles.
Pour tenir le rôle d'Ann dans Vacances romaines, William Wyler contacte d'abord Jean Simmons. Mais l'actrice n'est pas disponible et c'est Audrey Hepburn qui la remplace. C'est son premier grand rôle.
Vacances romaines a été tourné à Rome, dans les légendaires studios Cinecittà.
En 1954, Vacances romaines obtient dix nominations aux Oscars et devient l'un des films les plus nominés de l'histoire, le record allant à Eve (1950, Joseph L. Mankiewicz) et Ben-Hur (1959, William Wyler). Sur ses dix nominations, le film reçoit : l'Oscar de la meilleure actrice pour Audrey Hepburn, l'Oscar du meilleur scénario pour Ian McLellan Hunter et Dalton Trumbo et l'Oscar des meilleurs costumes pour Edith Head
William Wyler a été nominé quinze fois aux Oscars dans la catégorie meilleur réalisateur ou meilleur film. Parmi ces nominations, il a obtenu : l'Oscar du meilleur réalisateur pour Madame Miniver en 1943 ; l'Oscar du meilleur réalisateur pour Les Plus belles années de notre vie en 1947 ; l'Oscar du meilleur réalisateur pour Ben-Hur en 1960. Ces trois films ont également remporté l'Oscar du meilleur film. En 1966, William Wyler reçoit le prix Irvin Thalberg pour l'ensemble de sa carrière.
Après Vacances romaines (1953), William Wyler retrouve Gregory Peck pour Les Grands espaces (1958). Le réalisateur retrouve ensuite Audrey Hepburn pour La Rumeur (1961) et Comment voler un million de dollars (1966).
Dans Vacances romaines, les deux filles de William Wyler apparaissent dans la scène où Joe emprunte un appareil photo à des enfants.
Dans les années 70, il est question de donner une suite à Vacances romaines et de reformer ainsi le couple Audrey Hepburn/Gregory Peck. Dans le projet qui circule à l'époque, la princesse Ann, devenue reine, retourne à Rome et y retrouve Joe, devenu quant à lui un écrivain à succès. Leurs enfants respectifs s'éprennent l'un de l'autre. Finalement, le projet est abandonné.