Jane Fonda odrzuciła rolę Bonnie Parker.
Do roli Bonnie Parker pod uwagę brane były: Tuesday Weld, Ann-Margret, Carol Lynley, Sue Lyon, Julia Christie, Sharon Tate, Barbara Harris, Shirley MacLaine, Jean Hale, Leslie Caron, Jean Seberg i Natalie Wood.
Początkowo Warren Beatty chciał, by to François Truffaut wyreżyserował film. Ten jednak zainteresował się innym projektem.
Kolejnym kandydatem na reżysera "Bonnie i Clyde'a" był Jean-Luc Godard. Ten jednak nie darzył zbytnią sympatią Hollywood. Kiedy jednak postanowił przedstawić główne postaci jako parę nastolatków i przenieść akcję filmu do Japonii, Beatty zrezygnował z jego usług.
Starsza siostra Warrena Beatty, Shirley MacLaine, bardzo chciała zagrać postać Bonnie. Kiedy jednak Beatty sam zdecydował się na rolę Clyde'a, z wiadomych przyczyn wybór Shirley stał się niemożliwy.
Do roli Bonnie Parker przymierzała się Cher, jednak jej ówczesny mąż i menedżer Sonny Bono nie zgodził się na to.
Jack Nicholson był brany pod uwagę do roli C.W. Mossa. Angaż otrzymał Michael J. Pollard.
Morgan Woodward pierwotnie miał zagrać Franka Hamera, ale był już zajęty pracą na planie "Nieugięty Luke".
W filmie Bonnie nosi bikini. Ta część damskiej garderoby nie istniała jeszcze w 1931 roku.
Po tym jak Bonnie (Faye Dunaway) i Clyde (Warren Beatty) obrabowali bank, jadą do kina na film "Poszukiwaczki złota" z 1933. Akcja "Bonnie i Clyde'a" dzieje się w 1931 roku, więc ten film jeszcze wtedy nie istniał.
Zdjęcia do filmu kręcono w Burbank (Kalifornia, USA), Dallas, Denton, Garland, Maypearl, Midlothian, Pilot Point, Ponder, Red Oak, Rowlett, Venus, Waxahachie oraz nad jeziorem Lemmon Lake i nad rzeką Trinity River (Teksas, USA).
Przed nakręceniem finałowej sceny strzelaniny, w której Bonnie i Clyde zostają zabici, noga Faye Dunaway (która w scenie siedzi w samochodzie), grającej Bonnie, została przywiązana do skrzyni biegów, by aktorka nie wypadła z wozu.
Postać C.W. Mossa jest "połączeniem" dwóch autentycznych członków gangu Bonnie i Clyde'a, Williama Daniela "W.D." Jonesa i Henry'ego Methvina.
Warner Bros sklasyfikowało początkowo film jako dzieło klasy B i wysłało kopie do małej ilości kin. Kiedy jednak krytyka wyraziła entuzjastyczne opinie na temat obrazu, "Bonnie i Clyde" uzyskali lepszą promocję.
Prawdziwy Clyde Barrow był rzekomo biseksualistą, jednak nie pokazano tego w filmie. Zamiast tego przedstawiono go jako impotenta.
Prawdziwa Bonnie Parker była o wiele niższa od grającej ją w filmie Faye Dunaway.
Wiersz, który Bonnie czyta podczas gdy policja strzela do ukrytego w wynajętych w hotelu pokojach gangu był prawdziwym, napisanym w 1932 roku przez autentyczną Bonnie Parker poematem.
Warren Beatty przyznał w udzielonym w 1968 roku wywiadzie, że jego ostatnia rozmowa z byłą dziewczyną, aktorką Natalie Wood, była nieudaną próbą namówinia jej do zagrania roli Bonnie.
C.W. Moss mówi, że Myrna Loy to jego ulubiona aktorka. Prawdziwy gangster, John Dillinger, tak bardzo uwielbiał Loy, że aby zobaczyć ją w kinie w filmie "Manhattan Melodrama" wyszedł z ukrycia i został aresztowany.
Pierwszy film, któremu MPAA przyznała kategorię "R" (od lat 17).
Zdjęcia do filmu kręcono od października do grudnia 1966 roku.