Dans Le Samouraï, Jane Lagrange est la maîtresse de Jef Costello. Une situation quelque peu semblable avec la réalité, l'interprète Nathalie Delon étant à l'époque l'épouse d'Alain Delon. A noter que l'actrice retrouvera Jean-Pierre Melville dans L' Armée des Ombres quelques années plus tard.
Une fois relâché du 36 Quai des Orfèvres, Jef Costello se rend sur une passerelle métallique surplombant les voies ferrées pour toucher son argent. Celle-ci se situe au niveau de l'ancienne gare sur le boulevard Masséna, sur la Petite Ceinture de Paris. L'endroit était encore partiellement visible, jusqu'à sa destruction en 2004.
Lorsque le réalisateur Jean-Pierre Melville apporta une copie du script du Samouraï à Alain Delon, l'acteur voulut connaitre le titre qu'il avait choisi. Après en avoir pris connaissance, il invita le réalisateur à le suivre dans sa chambre. A l'intérieur se trouvaient un canapé en cuir et un sabre de samouraï accroché au mur.
Jean-Pierre Melville était inquiet à l'idée de savoir comment il allait tourner la séquence où Jef conduit une voiture volée jusqu'à un garage de pièces détachées. Mais contre toute attente et sans perdre un instant, Alain Delon a piloté à toute vitesse la voiture dans l'allée étroite amenant jusqu'au garage. Le tout en une seule prise...
Le Samouraï est une référence pour de nombreux cinéastes, parmi lesquels John Woo et Jim Jarmusch, dont les films respectifs, The Killer et Ghost Dog: la voie du samourai, s'inspirent plus ou moins ouvertement. A ceux-ci s'ajoutent Quentin Tarantino, Joel Coen, Michael Mann ou encore Johnnie To (qui voue un véritable culte au Samouraï). Toutefois, s'ils n'hésitent pas à reprendre les motifs du film de Melville, ceux-ci recourent néanmoins à des principes de mise en scène radicalement opposés. Le style du cinéaste étant à l'inverse une ode à l'épure semblable aux estampes japonaises.
Une des phrases importantes du film, censée appartenir au Bushido, le livre des samouraïs, dit : "Il n'y a pas de plus profonde solitude que celle du samouraï". En fait, il se trouve que c'est Melville lui-même qui l'a inventée.
Le tournage eut lieu dans les studios Jenner, en 1967, mais un incendie les ravagea et les décors durent être reconstruits en toute hâte dans les studios de Saint-Maurice. Le bouvreuil, malheureusement, périt dans la catastrophe.
C'est une vision qui est à l'origine du Samouraï de Jean-Pierre Melville, la vision d'un homme seul, allongé sur son lit, avec un bouvreuil (un oiseau). De cette idée a découlé le scénario final. Notons d'ailleurs que John Woo en reprendra l'idée dans A toute épreuve.
En Italie, le film a été rebaptisé Frank Costello, faccia d'angelo, référence à un gangster américain (celui qui inspira le personnage de Jack Nicholson dans Les Infiltrés).