Atomic Blonde est basé sur le roman graphique d’Antony Johnston et Sam Hart intitulé The Coldest City. C’est une restitution artistique de ce que symbolisait l’année 1989, la chute du mur et la fin de la guerre froide. Passionné par cette période et l’espionnage, Anthony Johnston s’est lancé dans le projet en 2008 alors que le genre n’était pas du tout à la mode : « J’étais un grand fan des romans de John Le Carré, des films de James Bond. La chute du mur reste un moment gravé dans ma mémoire. Je suivais les évènements en direct à la télé, et ça avait l’air complètement fou, ça allait changer l’avenir du monde, mener à une paix mondiale ! Une période pareille m’a toujours semblé le cadre idéal pour les machinations des espions qui ne cessent de faire et défaire le monde dans lequel nous vivons sans que nous en ayons la moindre idée. »
Charlize Theron a bénéficié de l’aide de 8 coachs personnels afin de se préparer physiquement au rôle de l’espionne Lorraine Broughton. L’actrice s’est également entraîné avec Keanu Reeves, rompu au combat grâce à son travail dans Matrix et la saga John Wick. Par ailleurs, le réalisateur d’Atomic Blonde, David Leitch, est aussi le metteur en scène du premier John Wick. En plus de son entraînement physique, il a fallu que l’actrice travaille avec un orthophoniste pour raffiner son accent anglais ainsi que les différentes langues que son personnage est censé maîtriser, y compris le russe.
Si les scènes de combat sont si intenses avec le réalisateur David Leitch, c’est notamment grâce à son passé de cascadeur chevronné. En effet, avant de mettre en scène John Wick, Atomic Blonde puis prochainement Deadpool 2, le cinéaste a officié comme cascadeur et coordinateur des cascades sur de nombreux films d’action comme Matrix Reloaded et Matrix Revolutions, V pour Vendetta, X-Men Origins Wolverine, Ninja Turtles ou Hitman Agent 47. Il a aussi été plusieurs fois la doublure cascade de Brad Pitt (Troie, Mr and Mrs Smith).
