Os direitos de adaptação para o cinema foram comprados apenas um mês após a publicação do livro, em 1997.
Steven Spielberg, Spike Jonze e Brett Ratner estiveram cotados para dirigir o longa, em diferentes fases do projeto.
Após dirigir Chicago, Rob Marshall tinha um contrato que previa que dirigisse um filme para a Miramax. A DreamWorks teve que realizar uma longa negociação para ter o diretor a disposição, o que apenas foi possível devido à longa história de troca de talentos sob contrato existente entre os dois estúdios.
Maggie Cheung esteve cotada para interpretar a personagem Mameha.
Julyana Soelistyo esteve cotada para interpretar a personagem Pumpkin.
O ator Kim Yoon-Hin recusou o papel de protagonista do filme.
Este é o segundo filme em que Zhang Ziyi e Michelle Yeoh atuam juntas. O anterior foi O Tigre e o Dragão (2000).
As atrizes do elenco passaram por um curso de seis semanas sobre a cultura das gueixas.
Os produtores consideraram que o distrito de Gion na atual Kyoto, onde o livro de Arthur Golden é situado, era moderno demais para ser situado como sendo das décadas de 20 e 30. Desta forma foi construído um set gigante de todo o distrito de Gion, nas proximidades de Los Angeles.
O autor de peças teatrais Doug Wright esteve no set de filmagens para reescrever falas do roteiro que eram consideradas difíceis demais para serem pronunciadas pelo elenco.
John Williams abriu mão de ser o compositor de Harry Potter e o Cálice de Fogo para poder trabalhar em Memórias de uma Gueixa.
Os riquixás usados são os mesmos de O Último Samurai (2003).