O Cavaleiro Solitário é uma adaptação de série de TV homônima, que ficou conhecida no Brasil como "Zorro, o Cavaleiro Solitário". Nos Estados Unidos, a série foi exibida entre 1949 e 1957.
O personagem Cavaleiro Solitário foi criado para a rádio, como derivado do sucesso conquistado pela série O Besouro Verde. Para criar uma ligação entre as duas séries, Britt Reid, personagem principal de O Besouro Verde, era o neto de John Reid, o Cavaleiro Solitário.
O ator Ryan Gosling já tinha acertado sua participação como protagonista, mas deixou o projeto por conta de sua agenda de compromissos com outras produções.
Jessica Chastain e Abbie Cornish chegaram a ser cotadas para a personagem Rebecca Reid, mas o papel acabou ficando com Ruth Wilson.
Andrea Riseborough e Sarah Gordon fizeram testes para o elenco, mas não foram contratadas.
Quinto trabalho de Johnny Depp com o diretor Gore Verbinski. A trilogia Piratas do Caribe, iniciada em 2003 e Rango (2011) são os outros quatro filmes.
Depois da repercussão positiva em A Rede Social no papel dos gêmeos, o ator Armie Hammer acabou sendo contratado para o papel principal em O Cavaleiro Solitário.
Este é o sexto filme em que Johnny Depp e Helena Bonham Carter atuam juntos. Os anteriores foram A Fantástica Fábrica de Chocolate (2005), A Noiva-Cadáver (2005), Sweeney Todd - O Barbeiro Demoníaco da Rua Fleet (2007), Alice no País das Maravilhas (2010) e Sombras da Noite (2012).
Esta é a primeira vez que a dupla atua junta em um filme que não seja dirigido por Tim Burton.
Johnny Depp criou o visual do índio Tonto tendo por base o quadro "I Am Crow", de Kirby Sattler. Nele era mostrado um índio com uma pintura bastante parecida à usada pelo astro, sendo que um corvo preto voava por cima de sua cabeça.
Na Espanha o personagem Tonto chama-se Toro, que significa touro. Desta forma o personagem foge do significado da palavra tonto em espanhol, que é o mesmo da língua portuguesa.
É a primeira vez que o diretor de fotografia Bojan Bazelli utiliza lentes anamórficas desde Os Invasores de Corpos - A Invasão Continua, lançado em 1993.
Esta é a primeira vez em que o intérprete de Tonto tem um cachê maior que o ator que faz o Cavaleiro Solitário, em qualquer mídia em que o personagem já tenha sido apresentado.