Monsieur Klein permit à Alain Delon de travailler pour la première fois avec le chef opérateur Pierre-William Glenn. Tous deux se retrouveront ensuite sur les tournages de Comme un boomerang (1976) et de Le Choc (1982).
Malgré sa performance, Alain Delon n'obtient aucune récompense au Festival de Cannes. L'acteur de sentira affecté par le verdict du jury. "Ca m'a fait très mal" avoue-t-il.
Monsieur Klein marque la seconde collaboration entre Alain Delon et Joseph Losey. Ce dernier avait dirigé l'acteur en 1972 dans L' Assassinat de Trotsky.
Pour la scène de la rafle du Vel d'Hiv, des milliers de figurants furent engagés par la production via des organisations juives. Le tournage s'avéra difficile moralement pour les plus âgés d'entre eux.
Alain Delon s'est pleinement engagé dans la production du film. Dans une biographie écrite par Henry-Jean Servat, il se confie : "Le film n'a existé que par ma volonté. Le producteur Norbert Saada m'a appelé pour que je fasse lire le script à Joseph Losey qui m'a immédiatement téléphoné, après en avoir refermé la dernière page, pour me dire qu'il voulait le faire et me demander si je voulais le rôle. J'ai répondu : "Bien sûr". C'est comme ça que j'ai produit le film, c'est aussi comme ça que j'ai pris une grande claque et que j'ai perdu 300 millions de francs de l'époque".
Costa-Gavras était d'abord pressenti pour réaliser Monsieur Klein, mais ce dernier préféra diriger à la même époque Section spéciale.
Monsieur Klein a remporté trois César en 1977 : celui de meilleur film, celui de meilleur réalisateur et celui des meilleurs décors.
Monsieur Klein donna à Joseph Losey l'occasion de retravailler avec le directeur de la photographie Gerry Fisher. Tous deux avaient déjà collaboré sur Accident (1967), Cérémonie secrète (1968), Le Messager (1970), Maison de poupée (1973) et Une anglaise romantique (1975).
Monsieur Klein constitue la deuxième coproduction de Raymond Danon et Alain Delon après Le Gitan en 1974.
Monsieur Klein de Joseph Losey a été présenté en compétition officielle au Festival de Cannes, comme ses trois précédents longs métrages : Modesty Blaise, Accident, Grand Prix Spécial du Jury en 1967, et Le Messager, Palme d'Or en 1971.
Monsieur Klein marque les retrouvailles entre Joseph Losey et Jeanne Moreau. Celle-ci a tourné sous sa direction dans Eva en 1962. Leur collaboration se poursuivra en 1982 avec La Truite.
Monsieur Klein est le premier film français réalisé par Joseph Losey. Il en tournera un second en 1982, intitulé La Truite.