A l'origine, ce devait être l'acteur Jackie Gleason qui devait incarner le personnage de l'avocat Albert Hassler, Orson Welles s'étant octroyé le rôle du prêtre. Finalement, l'acteur-réalisateur incarnera lui-même l'avocat, tandis que le prêtre est interprété par Michael Lonsdale.
Orson Welles était réputé pour être très méticuleux sur les tons que prenaient ses comédiens pour réciter leur texte. En effet, il n'était pas rare que le réalisateur repose sa voix en post-production sur celle des acteurs lorsque la leur ne lui convenait pas. Anthony Perkins déclara plus tard qu'il ne savait absolument pas lesquelles de ses phrases avaient été doublées par le cinéaste tant son imitation était excellente.
L'extrait musical que l'on entend lors de l'interrogatoire de Joseph, au début du film, a été subtilement introduit par le groupe Burning Airlines sur un de leurs morceaux intitulé "My pornographe".
Orson Welles a lui-même déclaré que Le Procès était son meilleur film.
Ce film est tiré de l'un des romans les plus célèbres de l'écrivain tchèque de langue allemande Franz Kafka : Le Procès, écrit en 1914 et publié en 1925, un an après sa mort.
Après le film Macbeth, Orson Welles ne souhaitait plus tourner aux Etats-Unis et être dépendant des studios. Il resta quelque temps en Europe (Mr. Arkadin, 1955), puis revint dans son pays pour tourner un ultime long métrage américain : La Soif du mal en 1958. Le Procès marque son retour en Europe, le film étant financé grâce à des capitaux français et des aides financières italiennes et allemandes.
Anthony Perkins a montré son talent de composition dans Psychose d'Alfred Hitchcock en 1960. Encore auréolé du succès de ce film, il a accepté d'interpréter un autre personnage torturé : celui de Joseph K dans Le Procès deux ans plus tard. Ils se retrouveront sur les plateaux de tournage à trois autres reprises: Paris brûle-t-il ? en 1965, dans lequel Welles incarne le Consul Suédois; Catch 22 de Mike Nichols en 1970; et l'année suivante sous la direction de Claude Chabroldans La Décade prodigieuse.
A son arrivée en France au début des années soixante, Romy Schneider entreprit de casser son image de jeune fille sage. Le personnage de Leni est sa première apparition dans un rôle ambigu après Boccace 70 (1961).
Le Procès est le premier film où Orson Welles met en scène Jeanne Moreau. Par la suite, ils tourneront ensemble Falstaff (1965) et abandonneront le projet Une histoire immortelle (1968).
Une grande partie du film a été tournée dans la gare d'Orsay désaffectée, aux Studios de Boulogne, à Rome et à Zagreb.
Le film fait partie de la sélection Cannes Classics 2022.