Sam est adapté de la série danoise Rita, créée en 2012 par Christian Torpe. Forte de son succès, celle-ci a également donné lieu à un spin-off intitulé Hjordis en 2015, ainsi qu’à une version néerlandaise sous le titre Tessa en 2016. La co-créatrice Claire LeMaréchal a longuement consulté l’auteur original pour procéder à certains ajustements concernant les différences entre les systèmes scolaires français et danois. En effet, au Danemark, primaire et collège sont rassemblés dans un même établissement.
Mathilde Seigner, qui incarnait le rôle-titre lors de la première saison mise en scène par Valérie Guignabodet, a été très touchée par le décès de cette dernière en 2016. Ce drame a rendu l’idée d’une seconde saison impensable pour la comédienne. La production s’est alors mis en quête de sa remplaçante. "Nous savions que ce serait potentiellement difficile de convaincre TF1 car un changement de comédien principal est très rare en France. (…) [Natacha Lindinger] a finalement été une évidence, notamment à cause de notre connaissance de la série danoise. Natacha porte en elle un côté très félin, libre et élégant, très proche de l’actrice de la série originale.", témoignent les productrices Aline Besson et Isabelle Drong pour TF1 Pro.
Plutôt habituée au registre dramatique, Natacha Lindinger était ravie de pouvoir retrouver un peu de légèreté avec un rôle comme celui de Sam. "On m’a vite formatée. Si bien que je me demandais moi-même si je savais jouer autre chose… Heureusement, grâce à Hard où, là aussi, on m’a laissé une grande liberté, j’ai pu m’épanouir dans la comédie. Mais autant le personnage de Sophie évoluait dans un milieu trash tout en restant digne, autant Sam est trash dans un univers très réglementé. Dans les deux cas, c’est jouissif à interpréter.", a-t-elle confié à Télé 7 Jours.
Le tournage s’est déroulé au collège Jean-François-Clervoy à Franconville (Val-d’Oise). "Nous travaillons en partenariat avec la direction et les élèves qui sont figurants s'ils le souhaitent.", a expliqué la productrice Aline Besson au Parisien. A partir de la deuxième saison, des studios ont également été utilisés pour tourner sans contraintes d’emplois du temps scolaires.
Nathalie Odzierejko alias Natoo interprète une inspectrice de l’académie dans la saison 3. Il s’agit de la deuxième expérience de la youtubeuse sur TF1, puisque celle-ci avait participé au programme court Presque adultes, où elle jouait son propre rôle aux côtés de Norman et Cyprien.
La chanson du générique de la saison 1 est "All or Nothing", interprétée par KT Tunstall, tandis que celle des saisons suivantes est "Where Is My Mind" du groupe de rock Pixies.