Couple à l'écran, Alain Delon et Romy Schneider l'étaient également à la ville 5 ans avant le tournage de La Piscine. Le couple s'est rencontré en 1958 sur le tournage de Christine et s'est installé à Paris, mais en 1963 Alain Delon quitte Romy Schneider.
En 1968, alors que l'actrice avait épousé le metteur en scène Harry Meyen et avait mis sa carrière entre parenthèses pour s'occuper de son fils David, Alain Delon l'imposa pour lui donner la réplique dans le film de Jacques Deray. La carrière de la comédienne fut relancée.
Le film de Jacques Deray est l'une des cinq collaborations entre Alain Delon et Romy Schneider, tournées entre 1958 et 1972, et dont la première fut Christine de Pierre Gaspard-Huit.
Jacques Deray a dirigé Alain Delon à neuf reprises dans des films à tonalité essentiellement policière : La Piscine (1969), Borsalino (1970), Doucement les basses (1971), Borsalino & Co (1974), Flic story (1975), Le Gang (1977), Trois hommes à abattre (1980), Un crime (1993) et L'Ours en peluche (1994).
Directeur de la photographie de La Piscine, Jean-Jacques Tarbès éclairera Alain Delon à neuf autres reprises, dont Flic story et Borsalino de Jacques Deray et Le Gitan de José Giovanni.
La Piscine marque la rencontre du réalisateur Jacques Deray avec Alain Delon. Par la suite, les deux hommes tourneront notamment Borsalino (1970) et Flic story (1975) ensemble.
La Piscine est le premier film français de Jane Birkin, fraîchement débarquée de sa Grande-Bretagne natale. L'actrice deviendra ensuite l'une des plus populaire du cinéma français dans les années 70 et 80.
Neuf ans après Plein soleil, La Piscine est le deuxième film dans lequel Alain Delon et Maurice Ronet s'affronte pour l'amour d'une femme. Alain Delon collaborera par ailleurs à six autres reprises avec Paul Crauchet, présent notamment sur Flic story et Le Cercle rouge de Jean-Pierre Melville .
La bande originale de La Piscine est signée Michel Legrand, l'un des plus grands et plus prolifiques compositeurs français avec plus de 170 films à son actif. Outre La Piscine, Jacques Deray fera appel à lui sur Un peu de soleil dans l'eau froide en 1971 et Un Homme est mort en 1972, de même qu'il collaborera encore à quatre reprises avec son directeur de la photographie Jean-Jacques Tarbès.
Finalement tenu par Romy Schneider, le rôle de Marianne avait été originellement dévolu à Angie Dickinson. Jacques Deray finira pour diriger l'actrice trois ans plus tard dans Un Homme est mort.
Sorti en janvier 1969 en France, La Piscine a été récompensé du Grand Prix du Festival de Rio la même année.