Ce film reçoit six Oscars en 1952 : celui du meilleur scénario, du meilleur film, des meilleurs costumes, de la meilleur musique, de la meilleure image et de la meilleure direction artistique.
Le tournage du film débuta le 4 octobre 1950 pour s'achever définitivement en avril 1951. Le budget s'élevait à 2,723 millions de dollars, une somme supérieure au budget de Chantons sous la pluie réalisé un an plus tard. Cette comédie musicale rapporta 4,5 millions de dollars aux Etats-Unis. La première eut lieu à New York le 4 octobre 1951.
Malgré ce que son titre laissait supposer, Un Américain à Paris ne fut pas tourné dans la capitale française mais dans les studios de la MGM, en Californie. Les producteurs invoquèrent des difficultés à obtenir les accords autorisant des prises de vue en France. Au final, deux plans présentant la ville furent tournés à Paris.
Gene Kelly et Vincente Minnelli ont travaillé sur plusieurs longs métrages ensemble : le film collectif Ziegfeld Follies (1946), Le Pirate (1948), Un Américain à Paris et Brigadoon (1954).
La scène finale, un ballet de 17 minutes qui ne comporte ni parole ni chanson, figure parmi les scènes de danse ininterrompues les plus longues de toute l'histoire d'Hollywood. Elle nécessita un mois entier de tournage et coûta un million de dollars.
Gene Kelly réalisa les scènes de danse qui introduisent Lisa, le personnage de Leslie Caron, à l'écran, ainsi que la séquence intitulée Embraceable You.
Ayant été dessinateur et décorateur, Vincente Minnelli attachait une attention particulière aux décors de ses films. Pour Un Américain à Paris, il s'est inspiré des toiles de peintres impressionistes comme Lautrec, Degas, Dufy et Utrillo. Cette entreprise a mobilisé pas moins de cinq personnes. Le célèbre chef décorateur Gene Grant a réalisé les peintures que Gene Kelly est censé crééer, E. Preston Ames et Cedric Gibbons se sont occupés de la direction artistique des séquences musicales, tandis que Edwin B. Willis et F. Keogh Gleason ont eu en charge les décors des autres scènes.
Née en France en 1931 de père français et de mère américaine, Leslie Caron est découverte par Gene Kelly qui assiste à un ballet où elle danse. Il la fait engager pour Un Américain à Paris et elle devient une star dès son premier rôle à 20 ans. Par la suite elle tournera deux autres films avec Vincente Minnelli : Histoire de trois amours (1953) et Gigi, l'un de ses plus gros succès (1958).
Si le format son du film est en mono, le ballet final d'une durée de 18 minutes a été tourné en stéréo. Ainsi un nouveau mixage en stéréo de cette scène a pu être fait pour la sortie du laser vidéo disque du film en 1995.
John Alton, chef opérateur d'origine hongroise, commence à travailler comme technicien pour la MGM dès 1924. Il passe cadreur à la Paramount et tourne plusieurs films en Amérique latine avant de reprendre sa carrière hollywoodienne dans les années quarante comme chef opérateur. Dans les années 50 il travaille sur cinq longs métrages de Vincente Minnelli : Le Père de la mariée (1950), Allons donc, papa! (1951), Un Américain à Paris (1952) où il règle surtout les lumières des séquences dansées, Thé et sympathie (1956) et La Femme modele (1957). Un Américain à Paris est leur seule collaboration sur une comédie musicale et rapporte à John Alton un Oscar de la meilleur photographie partagée avec Alfred Gilks.
Georges Guetary est un chanteur d'opérette et un acteur (Le Cavalier noir de Gilles Grangier, 1945) célèbre en France quand il est engagé dans Un Américain à Paris. A la suite de sa prestation dans ce film, il est sacré meilleur chanteur d'opérette à Broadway en 1951. Dans Un Américain à Paris il chante It's Wonderful, un air repris dans Embrasse moi, idiot de Billy Wilder en 1964.
Les principaux morceaux de musique ont été empruntés à Gershwin : le troisième mouvement du Concerto pour piano en F et le poème symphonique An american in Paris dont est tiré le titre du film.
Comme d'autres comédies musicales (L'Entreprenant Monsieur Petrov ; La Belle de Moscou), ce film reprend toute une imagerie stéréotypée sur Paris :
un artiste étranger, en l'occurence un peintre américain, trouve refuge dans la capitale pour créer.
Paris est une ville romantique où se font et se défont les couples. L'Américain ne manque pas de tomber amoureux d'une Française.
Paris présente un centre historique préservé et est un décor idéal pour les comédies sentimentales. Dans le film une longue séquence se déroule sur les quais de la Seine.
Jean Sablon et Maurice Chevalier auraient été préssentis pour interpréter le rôle d'Henri Baurel. Mais c'est finalement Georges Guetary qui fut engagé.
Les chorégraphies sont l'oeuvre de Gene Kelly assisté de Carol Haney. Contrairement à Un jour à New York qu'il co-réalisait avec Stanley Donen, Gene Kelly laisse Vincente Minnelli réaliser les séquences dansées. Le point d'orgue de celle-ci est représenté par le ballet final de 18 minutes.
En prenant sous contrat des artistes comme Fred Astaire, Gene Kelly, Stanley Donen, Cyd Charisse ou encore Leslie Caron, les studios de la Metro-Goldwyn Mayer ont dominé le genre de la comédie musicale de la fin des années trente à la fin des années 50 : un véritable âge d'or. Cette politique fructeuse est surtout due au producteur, compositeur et parolier Arthur Freed, nommé à la tête du Département de production des comédies musicales. Il a soutenu quatorze films de Vincente Minnelli dont Le Pirate (1948), Brigadoon (1954), Un Américain à Paris et Gigi (1958).
Cyd Charisse aurait été pressentie pour tenir le rôle de Lise Bouvier. Mais elle y aurait renoncé après être tombée enceinte. Et c'est Chantons sous la pluie en 1952 qui la fera passer au statut de star internationale.