Agent X27 est le troisième des sept films qu'ont tournés ensemble Josef von Sternberg et Marlene Dietrich. Leur collaboration avait débuté en 1930 avec L' Ange bleu et s'est terminée quatre ans plus tard avec L'Impératrice rouge en 1934.
Gary Cooper devait initialement interpréter le premier rôle masculin face à Marlene Dietrich.
Dans Agent X27, Marlene Dietrich interprète pour la première fois une espionne. Elle retrouvera ce rôle tout au long de sa carrière dans des films comme Le Chevalier sans armure (1937) de Jacques Feyder ou Les Anneaux d'or (1947) de Mitchell Leisen.