Seul "fidèle" d'Anthony Mann à faire partie de la distribution de La Chute de l'Empire romain, John Ireland avait déjà tourné à deux reprises sous la direction du réalisateur : pour Railroaded en 1947 et Marché de brutes en 1948. Ceci sans compter Spartacus, dont Anthony Mann avait été écarté en 1960.
Interprète de Livius dans La Chute de l'Empire romain, Stephen Boyd avait incarné le terrible Messala de Ben-Hur cinq ans auparavant. Toujours en costume, l'acteur sera Cain pour La Bible de John Huston en 1966.
Tenu par Christopher Plummer, le rôle de Commode devait originellement échoir à Richard Harris. Mais l'acteur irlandais quitta les plateaux de La Chute de l'Empire romain avant le début des prises de vue, à la suite de traditionnelles "divergences artistiques. Un an plus tard, il retrouvera le cinéaste qui lui confie l'un des rôles principaux des Héros de Télémark. Ironie de l'histoire, le même Richard Harris incarnera Marc Aurèle, le père de Commode, près de 35 ans plus tard, dans Gladiator de Ridley Scott.
La Chute de l'Empire romain marque les retrouvailles d'Anthony Mann avec Sophia Loren, Lucia dans le film, qui avait déjà joué dans Le Cid tourné trois ans plus tôt. Plus globalement, le metteur en scène retrouva pour son film une grande partie de l'équipe du Cid, des scénaristes Ben Barzman et Philip Yordan au directeur de la photographie Robert Krasker en passant par les producteurs Samuel Bronston, Jaime Prades et Michael Waszynski.
Unique collaboration entre Anthony Mann et le compositeur Dimitri Tiomkin, la musique de La Chute de l'Empire romain s'est vu récompensée du Golden Globe de la meilleure bande originale en 1965. Egalement nommé à l'Oscar de la même catégorie, La Chute de l'Empire romain dû s'incliner devant Mary Poppins.
La Chute de l'Empire romain a bénéficié d'un budget très conséquent pour l'époque de 19 millions de dollars. Une somme qui permit à l'équipe de tourné dans les grandioses décors de la Sierra de Guadarrama située au nord-est de Madrid.
Le péplum, genre cinématographique bien défini auquel appartient La Chute de l'Empire romain, n'est pas étranger à Anthony Mann, son réalisateur, qui avait déjà travaillé sur Quo Vadis?, remplaçant quelques jours le réalisateur Melvyn Le Roy en 1951, avant d'être remercié des plateaux de Spartacus en 1960 pour être remplacé par Stanley Kubrick.
Sorti en juin 2000, Gladiator de Ridley Scott doit beaucoup à La Chute de l'Empire romain : même genre de héros, général de l'armée romaine avant sa disgrâce (Maximus dans Gladiator, Livius dans La Chute de l'Empire romain), même personnage (Commode et Marc Aurèle), même personnage féminin fragile et manipulateur (Lucilla dans Gladiator et Antonia dans La Chute de l'Empire romain, et même genre de scènes, avec le défilé des troupes et le duel final.