James Caan et Peter Boyle refusèrent successivement le rôle de Jimmy "Popeye" Doyle avant qu'il ne soit finalement proposé à Gene Hackman. Heureux choix puisqu'il lui valut son premier oscar en 1972. Trois ans plus tard, il reprit son rôle dans French Connection 2 de John Frankenheimer avec qui il avait déjà tourné Les Parachutistes arrivent en 1969.
La principale course poursuite du film fut considérée comme la meilleure jamais tournée à l'époque. Ce morceau d'anthologie ne fut pas vraiment planifié, contrairement à la célèbre scène de Bullitt (1968) réputée pour sa précision d'horlogerie. Par souci de réalisme, le réalisateur William Friedkin, laissa une grande liberté au déroulement de la poursuite. Trop grande même, puisque l'accident de Gene Hackman, réel, n'était pas prévu. Le tournage fut d'ailleurs très tendu entre le réalisateur et son acteur, celui-ci n'appréciant guère les méthodes "chocs" de ce dernier. Le film contient notamment de nombreuses scènes en extérieurs, et New York connaissait alors un de ses hivers les plus froids. William Friedkin força pourtant Gene Hackman à rester de longues heures dehors afin qu'il soit marqué physiquement et moralement par le froid, et que son jeu n'en soit que plus percutant.
Les personnages de Jimmy Doyle et Buddy Russo sont inspirés des inspecteurs Eddie Egan et Sonny Grosso. Ils avaient démantelé un important réseau en 1962 et sont intervenus sur le film en tant que consultants techniques pour lui apporter le plus de réalisme possible. Ils y jouent également le rôle des supérieurs des deux détectives.
William Friedkin a réellement tourné des scènes du film dans le Sud de la France et non en studio, à Marseille et Cassis.
Une partie des sources d'inspiration de William Friedkin étaient françaises. Le réalisateur américain s'est notamment inspiré de Claude Lelouch après avoir vu La Vie, l'amour, la mort et lui a emprunté son preneur de son, Jean-Louis Ducarme. Parmi les autres réalisateurs français, Costa-Gravras a également beaucoup joué dans l'imaginaire du réalisateur américain en particulier pour son film de 1969, Z. William Friedkin a emprunté au cinéaste français cette sensation d'incertitude qui régnait alors dans le film qui reçut la Palme d'Or.
De son propre aveu, William Friedkin s'est davantage mis dans la peau d'un journaliste que d'un cinéaste préparant un film, en amont du tournage de French Connection. En effet, le réalisateur a emmené Gene Hackman et Roy Scheider suivre les deux policiers ayant inspiré leur personnage, Eddie Egan et Sonny Grosso. Les deux acteurs ont notamment assisté à des arrestations et appris quelques gestes de base du métier comme le fait de mettre des menottes.
French Connection a la particularité d'être l'un des premiers films à déconstruire l'un des mythes bien établis dans les mentalités américaines concernant la séparation bien nette entre les forces de l'ordre et les truands. Ici, la frontière est plutôt perméable et les policiers franchissent la fameuse "ligne jaune". D'une certaine manière, ce thème des flics ripoux sera l'une des tendances de l'époque dans le cinéma américain, puisque sort la même année sur les écrans un autre film traitant du même thème : L'Inspecteur Harry de Don Siegel.
Le film a été tourné durant l'hiver 1971 et les conditions climatiques ont été pour le moins rudes avec une température descendant à certains moments sous la barre des -7 degrés ! Par conséquent, les caméras ont gelé et lorsque l'équipe ne tournait pas, tout le monde se réfugiait dans les commerces alentour afin de réchauffer.
Aux côtés de Gene Hackman et Roy Scheider, William Friedkin a réuni plusieurs comédiens européens parmi lesquels les Français Marcel Bozuffi et Frédéric De Pasquale ainsi que l'Espagnol Fernando Rey.
Bien qu'il soit censé incarner un policier nerveux, Gene Hackman a eu toutes les peines du monde à jouer les scènes de violence que son rôle exigeait. Originaire d'une petite ville de l'Illinois marquée par le Ku Klux Klan, le comédien était persuadé que son personnage était raciste et faisait donc un rejet de toute forme de violence. Pour l'anecdote, lors de la première journée de tournage, il a fallu pas moins de vingt prises pour que le comédien gifle un dealer !
William Friedkin fait partie de ces réalisateurs n'hésitant pas à pousser ses comédiens dans leurs retranchements afin d'obtenir le meilleur d'eux-mêmes. Inévitablement, la collaboration entre le cinéaste et Gene Hackman fut pour le moins électrique. William Friedkin n'hésitait pas à multiplier les prises ou à corriger le comédien devant toute l'équipe de tournage...
Doté d'un budget de 1,5 million de dollars, French Connection est un film dont le tournage témoigne d'un système D mis en place par son réalisateur. Le cadreur Enrique Bravo a dû se passer pour certains travellings de la présence de rails. A la place, il était poussé sur un fauteuil roulant par le reste de l'équipe. Dans le même cas, lors des scènes tournées à Marseille, Jean-Louis Ducarme se souvient d'une équipe de tournage n'excédant pas six ou sept personnes ainsi que de l'absence de perchman.
A l'origine, William Friedkin n'avait pas songé à Fernando Rey pour interpréter le rôle d'Alain Charnier mais à un autre acteur espagnol, Francisco Rabal. Or, il ne connaissait pas le nom de ce dernier et ce fut finalement Rey qui fut contacté à sa place. Après que la méprise fut découverte, Francisco Rabal fut finalement appelé mais lorsque la production a découvert que ce dernier ne parlait ni français ni anglais, elle a finalement décidé de garder Rey pour le rôle. Toutefois, au moment du montage final, le français de l'acteur avec un fort accent espagnol fut jugé inadmissible et ses répliques furent doublées en français tout en conservant les répliques en anglais.