Al poner en marcha el proyecto, el director Denis Villeneuve hizo un gran trabajo de campo, para conocer con sus propios ojos la realidad de México y todo lo relativo al tráfico de drogas. Durante la investigación conoció a agentes del FBI, se reunió con gente de la CIA, y exploró los lugares de la frontera para tener información de primera mano. Además, le ayudó mucho la investigación previa que Taylor Sheridan había realizado al escribir el guión. "Hay que decir, una de mis principales fuentes de información fue Taylor, porque él sabe todo acerca de esta parte del mundo. Cada vez que tenía una pregunta, tenía que hablar con Taylor", ha comentado al respecto el director.
El guionista del film, Taylor Sheridan, es también actor, y su cara nos puede sonar porque le hemos visto, por ejemplo, haciendo el papel del shérif en el pequeño pueblo de la serie Hijos de la anarquía, otra de sicarios y crímenes en torno a las drogas y esta vez el tráfico de armas.
El guión de Taylor Sheridan explica cómo la famosa frontera entre los EE.UU. y México se ha vuelto más peligrosa en los últimos años: "Me di cuenta de que México, el país donde usted podría ir tranquilamente en el coche, ya no existe. Se ha convertido en un lugar sin ninguna ley. No había ninguna película sobre cómo la vida ha cambiado en el norte de México, acerca de cómo gobiernan las drogas y la corrupción. Ni una sola película estaba hablando de eso, ni de la forma en que la gran máquina que es el gobierno de Estados Unidos trata estos problemas fuera de su frontera."
Sicario fue presentada oficialmente en el Festival de Cannes de 2015.
Originalmente, la producción quería que el personaje interpretado por Emily Blunt fuese un hombre, pero el guionista nunca estuvo de acuerdo ya que este papel fue fuertemente inspirado por una mujer militar que había conocido en Texas.
El director Denis Villeneuve quería a Emily Blunt para el papel después de verla en La reina Victoria (2009).
Para preparar su personaje Emily Blunt se entrevistó con un agente real del FBI.
Emily Blunt empezó el rodaje de la película cuatro meses después de dar a luz a su primera hija Hazel.
Roger Deakins es el encargado de la fotografía en la nueva cinta de Denis Villeneuver, ya había trabajado anteriormente con el director en Prisoneros, película de 2013.
El director de fotografía Roger Deakins (Prisioneros, Skyfall, El asesinato de Jesse James por el cobarde Robert Ford) se inspiró para la fotografía del film en las fotografías de Alex Webb, especialmente en Crossings: Photographs from the U.S.-Mexico Border, obra publicada en 2003.
Los actores Jon Bernthal, Josh Brolin, Maximiliano Hernandez y Benicio Del Toro están todos ellos relacionados con el universo Marvel. Bernthal interpreta a Frank Castle en la serie Daredevil, Brolin hace de Thanos en Los vengadores: La era de Ultrón, Hernandez interpreta al Agente Sitwell en Capitán America: El soldado de invierno y Del Toro hace de The Collector en Thor: El mundo oscuro y Guardianes de la Galaxia.
Benicio Del Toro y Josh Brolin ya habían trabajado juntos en Puro vicio.
Con el fin de dar a los trajes de los personajes la máxima credibilidad, la diseñadora de vestuario Renée April tuvo que ver muchos documentales e innumerables fotografías. Imágenes que ella "nunca debería haber visto", según sus propias palabras.
Para la escena del tiroteo en medio del tráfico, el diseñador de producción Patrice Vermette y su equipo decidieron, a raíz de la negativa del Departamento de Seguridad Nacional de Estados Unidos para cerrar el verdadero puente de las Américas en Juárez, construir su propio puente.
Victor Garber y Josh Brolin ya habían trabajado juntos en Mi nombre es Harvey Milk (2008).
"Esta es una tierra de lobos, y tú no eres un lobo", le dice Alejadro (Benicio Del Toro) a Kate Macer (Emily Blunt). Del Toro y Blunt habían protagonizado juntos en 2010 El hombre lobo, película en la que el actor interpretaba el personaje del hombre lobo.
En la película, el personaje de Emily Blunt fuma cigarillos marca Indian Creek. La misma marca de cigarrillos que hay en la habitación de Silvio, el corrupto policía mexicano de la película.
Jóhann Jóhannsson, reconocido músico y compositor islandés, es el encargado de poner la música a la película. Ya había trabajado previamente con Denis Villeneuver en el film Prisioneros (2013). Por cierto que Jóhannsson fue el primer islandés en ganar un Globo de Oro, por La teoría del todo (2014).
El rodaje de la película tuvo lugar en en Albuquerque, Nuevo México.
En los Hollywood Film Awards de 2015, el actor Benicio Del Toro ganó el premio al mejor actor de reparto del año.