Originalmente, o diretor Roger Corman havia escalado Orson Welles para interpretar Al Capone e Jason Robards para ser "Bugs" Moran, mas a 20th Century Fox vetou o acordo. O motivo alegado era que Welles era "indirigível" e, por isso, não deveria estar no elenco. Desta forma, o papel de Capone ficou com Robards e Ralph Meeker foi contratado para interpretar Moran.
O custo de produção do filme ficou US$ 200 mil abaixo do orçamento previsto muito devido à decisão do diretor Roger Corman em reaproveitar cenários de outros filmes. Um exemplo foi a mansão que serviu de casa para Al Capone, apesar de, na vida real, ele ter vivido em uma casa modesta em um bairro de trabalhadores.
Jack Nicholson foi contratado para interpretar o personagem que ficou com Bruce Dern. No fim das contas ele permaneceu no elenco e interpretou o escudeiro Gino. Ainda assim, Nicholson recebeu o pagamento das sete semanas que teria filmado caso ficasse com o personagem original.
Quando a cena do massacre foi rodada os atores que interpretaram os gângsters receberam fotos do massacre real, para que pudessem perceber a posição do corpo de seus personagens. Um minucioso estudo em cima das fotos foi feito para que a cena fosse rodada de forma que os atores fossem atingidos e caíssem da mesma forma que aconteceu na história verídica.
Apesar de já ter cerca de 15 anos de experiência nas funções de diretor e produtor, Roger Corman teve seu primeiro trabalho com um dos principais estúdios de Hollywood - no caso, a 20th Century Fox - justamente com O Massacre de Chicago. Não foi à toa que, diante de seu histórico, ele entregou o filme gastando menos do que o orçamento disponível e antes do período previsto para a conclusão das filmagens.