Brève rencontre fut en grande partie tourné dans la gare de Carnforth dans le Lancashire, qui avait l’avantage d’être suffisamment distante de la métropole londonienne pour éviter d’être exposé aux coupures d’électricité impromptues, en cas d’attaque aérienne, et avoir le temps d’éteindre les lumières.
Selon plusieurs biographies de Billy Wilder, la scène du film où Alec tente d'utiliser l'appartement d'un ami afin d'être seul avec Laura aurait inspiré à Billy Wilder le sujet de son film La Garçonnière (1960).
Ce film permit à David Lean de décrocher sa première nomination à l'Oscar du meilleur réalisateur.
Le premier choix pour le docteur Alec Harvey s'était porté sur Roger Livesey, mais lorsque David Lean et Anthony Havelock-Allan virent Trevor Howard, dans le premier montage du film Le Chemin des étoiles (1945), ils décidèrent de lui confier le rôle. L'acteur était à cette époque inconnu, et tout juste réformé de l'armée.
David Lean, Anthony Havelock-Allan, Ronald Neame et Noel Coward voulaient tous Celia Johnson pour jouer le rôle de Laura Jesson. Johnson détestait jouer au cinéma, mais après que Noel Coward lui eut fait une lecture de son rôle, elle finit par donner son accord.
Le film marque la dernière collaboration de David Lean (à la réalisation) et Noël Coward (au scénario et à la production), entamée quelques années plus tôt avec Ceux qui servent en mer (1942), co-réalisé par les deux hommes, qui avaient ensuite créé ensemble la société de production Cineguild, aux côtés de Ronald Neame et Anthony Havelock-Allan. Lean porta ainsi à l’écran trois pièces de Coward (Heureux Mortels, 1944 ; L Esprit s'amuse, 1945 ; et Brève rencontre). A noter, on entend la voix de Noël Coward résonner dans la gare, puisque ce dernier faisait les annonces destinées aux voyageurs.
Le film est tiré de la pièce Still Life de Noël Coward, soit l’une des dix courtes pièces en un acte qui composent le cycle Tonight at 8:30, destinées à être jouées en triple programme, selon différentes combinaisons. Toutes les scènes de Still Life se déroulent à la buvette d’une gare. Par ailleurs, la scène finale du film n’apparaît pas dans la pièce de Coward.