En réaction aux caractères (très) difficiles des trois stars du film, Frank Capra disait de Peter Falk qu'il était le seul acteur à ne pas avoir posé de problèmes pendant le tournage.
Dès le début du tournage, il y eut une grande animosité entre les trois stars du film : Bette Davis, Glenn Ford et Hope Lange. Cela commença avec une remarque que fit Ford à Davis, lui disant qu'il lui avait fait une faveur en lui donnant le rôle. Ce fut particulièrement humiliant pour Davis qui donna, 15 ans plus tôt, sa chance au jeune Glenn Ford dans La Voleuse. Les tensions se renforcèrent quand Ford offrit la plus belle loge à Hope Lange (sa petite amie du moment) alors qu'il l'avait promise à Davis. En réponse, Bette Davis se comportait de façon exécrable avec son réalisateur.
Aucune des trois stars à l'affiche de Milliardaire pour un jour ne correspondait aux premiers choix du réalisateur Frank Capra. Au lieu de Bette Davis dans le rôle d'Annie, Capra voulait soit Shirley Booth, soit Helen Hayes, qui ont fini toutes les deux par décliner l'offre - la première s'estimait incapable de jouer le personnage, la seconde pour des questions d'agenda. Pour interpréter Dave, le cinéaste voulait Dean Martin ou Frank Sinatra, mais Glenn Ford et sa société de production ont accepté de financer le projet, de sorte que Ford s'est imposé en tant qu'acteur principal. Celui-ci a également imposé la présence de sa compagne à l'époque, Hope Lange, dans le rôle que Capra avait réservé initialement à Shirley Jones.
Malgré les difficultés de tournage, le résultat a valu la peine puisque Milliardaire pour un jour a connu un succès critique et commercial. Les nominations et les prix ont été nombreux : Oscars (nomination à Peter Falk, aux costumes et à la chanson originale), Golden Globes (nomination pour le film, pour Bette Davis et prix du Meilleur acteur pour Glenn Ford), Directors Guild (nomination à Frank Capra) et American Cinema Editors (nomination au chef monteur Frank P. Keller).
Milliardaire pour un jour (1961) est le dernier long-métrage réalisé par Frank Capra, auteur de 54 films, dont les célèbres Vous ne l'emporterez pas avec vous (1938), Arsenic et Vieilles Dentelles (1944) et La Vie est belle (1946). Après Milliardaire pour un jour, la toute dernière production de Capra a été un court-métrage documentaire, Rendez-vous in Space (1964), sur la compagnie américaine Martin Marietta Corporation et ses plans de construire une station spatiale.