Paul Verhoeven e Gerard Soeteman trabalharam no roteiro de A Espiã por mais de 20 anos, mas apenas resolveram diversos problemas no texto após decidirem que o personagem principal do filme seria uma mulher.
A Espiã inicialmente seria feito em 2004, mas sua produção teve que ser cancelada devido à desistência de diversas produtoras estrangeiras. Apenas no outono de 2005 foi obtido o sinal verde para que a produção tivesse início. As filmagens ocorreram entre 24 de agosto e 19 de dezembro de 2005.
A atriz Carice van Houten fez todas as cenas de canto de sua personagem em A Espiã.
O orçamento de A Espiã foi de 16 milhões de euros. Trata-se do mais caro filme holandês feito até então.
O diretor Paul Verhoeven e o roteirista Gerard Soeteman tiveram a idéia de A Espiã quando faziam pesquisas para Soldado de Laranja (1977). Na época, a dupla achou melhor não abordar a resistência holandesa à invasão alemã, guardando o tema para um filme próprio.