Uma das tradições cinematográficas do diretor Christopher Nolan é reunir o elenco e a equipe antes do início da produção para assistirem aos filmes que serviram de inspiração para o projeto em que estão trabalhando. Para este filme, no entanto, Nolan intencionalmente quebrou sua tradição de longa data e não apresentou nenhuma exibição. Ele queria que o elenco e a equipe técnica trabalhassem a partir de um sentimento e da memória do gênero de espionagem (incluindo os filmes de James Bond), em vez de tentar recriá-los.
Além de fazer acrobacias ao contrário, o elenco principal também teve que aprender a falar ao contrário em seus papéis. Kenneth Branagh, que é da Irlanda do Norte, não só teve que aprender a falar ao contrário, mas também com sotaque russo.
Embora o filme não pretenda ser cientificamente preciso, ele é baseado em ciência real. Antes do início das filmagens, o diretor Christopher Nolan pediu ao físico Kip Thorne, com quem havia trabalhado anteriormente em Interestelar (2014), para ler o roteiro para ajudar com alguns dos conceitos.
O encontro inicial entre o diretor Christopher Nolan e Robert Pattinson durou três horas. Pattinson explicou que, ao final da reunião, ele teve uma grande queda de açúcar no sangue, pois eles estavam conversando por muito tempo e ele estava bastante concentrado. O ator pediu a Nolan um chocolate que estava na mesa à sua frente, e então o diretor imediatamente encerrou a reunião. Pattinson contou que pensou ter arruinado sua oportunidade de ter um papel no filme.
O compositor Ludwig Göransson estava prestes a iniciar as sessões orquestradas da trilha sonora do filme quando os Estados Unidos fecharam as portas para retardar a disseminação do coronavírus. Como resultado, a trilha sonora foi concluída juntando gravações individuais dos músicos em suas casas.
Robert Pattinson disse ao USA Today que ele só teve permissão para ler o roteiro em uma sala trancada na Warner Bros Studios. Seu companheiro de set, Michael Caine, não tinha permissão nem para ler o roteiro inteiro. Ele só teve suas cenas para ler antes de filmar. Antes do lançamento do filme, Caine disse à imprensa que não tinha ideia do que era o longa, apesar de ser um amigo próximo e colaborador frequente do diretor Christopher Nolan.
Depois de receber a oferta do papel principal do filme, John David Washington leu o roteiro no escritório do diretor Christopher Nolan, na Warner Bros. Studios. Ele levou cerca de cinco horas para terminar de lê-lo, pois ficava indo e voltando, completamente maravilhado.