Coeurs insondables est basé sur le roman Carriage de Polan Banks, qui agit également en tant que producteur du film.
Principalement connu sous le titre My forbidden past outre-Atlantique, le film de Robert Stevenson a également été appellé Carriage entrance, référence plus directe au livre de Polan Banks duquel le film est tiré.
S'il marque la seule collaboration entre les deux légendes hollywoodiennes Robert Mitchum et Ava Gardner, Coeurs insondables est l'occasion pour l'actrice de retrouver Melvyn Douglas, avec qui elle avait notamment partagé l'affiche de Passion fatale en 1949.
Le rôle de Barbara Beaurevel devait originellement être tenu par Ann Sheridan. C'est Howard Hughes, alors patron de la RKO, productrice du film, qui refusa l'actrice et imposa Ava Gardner à sa place. Ann Sheridan lança alors une procédure judiciaire contre la RKO, qui lui offrit finalement un rôle dans Les Revoltes de la Claire-Louise de Jacques Tourneur en 1953.