Plusieurs des films postérieurs de Richard Fleischer seront également inspirés d'authentiques faits divers : Le Génie du mal (1958), sur le kidnapping et l'assassinat d'un adolescent par deux intellectuels, Nathan Leopold et Richard Loeb, en 1924, L'Etrangleur de Boston (1968), ou l'histoire d'Alberto de Salvo, le plombier qui sema la terreur dans l'Amérique des années 60, et L'Etrangleur de la place Rillington (1971), l'histoire de Timothy Evans et John Christie, le premier ayant été accusé à tort d'avoir tué sa femme, assassinée en fait par le second, tueur en série qui se faisait passer pour un médecin...
La Fille sur la balançoire s'inspire très directement d'un fait divers retentissant : l'assassinat du célèbre architecte new-yorkais Stanford White en 1906. Cet homme à (jeunes) femmes a été tué, à l'âge de 52 ans, alors qu'il assistait à à un spectacle. Son meurtrier est Harry Thaw, un playboy millionnaire, qui était l'époux de son ex-maîtresse, Evelyn Nesbit, une jolie mannequin et actrice de music-hall, alors âgée de 22 ans. Les jurés n'ayant pu se prononcer sur la culpabilité de Thaw au terme du premier procès, un deuxième procès a suivi, et cette fois les jurés ont déclaré le prévenu non-coupable, attribuant son geste à sa "démence". On a souvent qualifié cette affaire de "procès du siècle", une expression qu'on emploiera bien plus tard à propos de l'affaire O.J. Simpson. Ajoutons que l'histoire sera également évoquée au cinéma par Milos Forman dans Ragtime. Enfin, Claude Chabrol transposera ce fait divers dans la France d'aujourd'hui avec La Fille coupée en deux en 2007 : la danseuse de cabaret y devient une présentatrice météo et l'architecte un écrivain à succès.
Initialement, le rôle d'Evelyn était destiné à Marilyn Monroe, mais l'actrice, star de la Fox, l'a refusé.
Protagoniste de la véritable affaire, Evelyn Nesbit a été consultante sur le film. Elle était à l'époque un des modèles du peintre Gibson, célèbre dessinateur qui a entre autres travaillé pour la revue Collier's Magazine.
La scénario de La Fille sur la balançoire est cosigné par Walter Reisch et Charles Brackett, qui participèrent tous deux à l'écriture de classiques tels que Ninotchka et Niagara. Scénariste et producteur, Brackett est aussi connu pour sa longue collaboration avec Billy Wilder (Boulevard du crépuscule, La Scandaleuse de Berlin entre autres).
La photo est l'oeuvre de l'un des plus grands chefs-opérateurs de l'époque : Milton R. Krasner. On retrouve son nom au générique de nombre de chefs d'oeuvre, parmi lesquels La Femme au portrait, All about Eve, Sept ans de réflexion, Elle et lui ou Les Quatre cavaliers de l'apocalypse.
Ray Milland et Farley Granger, les deux rôles principaux masculins de La fille sur la balançoire, ont tous les deux tourné sous la direction d'Alfred Hitchcock. On a pu voir le premier dans Le Crime était presque parfait où il incarne un mari qui cherche à faire disparaître son épouse Grace Kelly. Quant au second, il est apparu dans L' Inconnu du Nord-Express et dans le film en plans séquences La Corde.
Joan Collins et Ray Milland se retrouveront plus de trente ans après dans Le Putsch des mercenaires de James Fargo.
Glenda Farrell, qui interprète la mère de l'héroïne, est une star du cinéma des années 30. A cette époque, elle fut l'une des actrices les plus prolifiques du studio Warner Bros. Elle possède son étoile sur le Walk of Fame d'Hollywood.