Gene Hackman estaba un día en el set de rodaje cuando notó que detrás de él había un hombre que no conocía vestido como un viejo granjero de Texas. El hombre le dijo "Buck nunca hubiese llevado un sombrero como ese". Hackman se dio la vuelta y contestó "quizás no". El hombre se presentó diciendo "encantado de conocerte, soy uno de la banda de Barrows".
En una escena mientras roban un banco, Clyde Barrow le dice a un granjero que puede quedarse su dinero. Esto está basado en una historia real del ladrón Pretty Boy Floyd.
En una escena, Bonnie y Clyde hablan sobre el matrimonio. Pero, en la vida real, Bonnie estaba casada con un chico que conoció en el instituto, Roy Thorton, un criminal que ingresó en prisión. Bonnie nunca se divorció y, hasta el final de sus días, era oficialmente "Mrs. Roy Thorton". Incluso, llevaba su anillo de casada cuando la asesinaron.
Inicialmente, Arthur Penn rechazó el guion. Después de que varios directores hicieran lo mismo -entre ellos, William Wyler- Warren Beaty se lo volvió a enviar a Penn. El director aceptó hacer la película con la condición de que pudiese hacer algunos cambios importantes. El más importante fue hacer que Clyde fuese impotente en lugar de bisexual.
La persona en la que se inspira el personaje de Blanche Barrow demandó a Warner Brothers por la forma en la que fue representado en la película. Barrow aseguraba que él tenía la misma edad que Bonnie y que era bastante más guapo que ella.
En una entrevista del año 1968, Warren Beatty reconoció que su última conversación con su ex novia Natalie Wood tuvo lugar en el verano de 1966 cuando intentó sin éxito que ella interpretara el papel de Bonnie Parker en la película. Esa misma noche fue descubierta después de haber intentado suicidarse por su ama de llaves.
La escena de la reunión de la familia de Bonnie se filmó a través de una ventana a modo de pantalla para darle un tono nostálgico.