Dans les années 1920, le parolier Arthur Freed et le compositeur Nacio Herb Brown écrivent des chansons pour des revues de music-hall, dont Singin' in the Rain. En 1939, Freed intègre le département musical de la MGM. La Freed Unit produit notamment, dans les années 1940, les grandes comédies musicales de Vincente Minnelli. En 1950, la MGM achète le répertoire de chansons « Freed et Brown », à partir duquel Arthur Freed souhaite produire une comédie musicale. Make 'Em Laugh et Moses seront les seules chansons écrites spécialement pour le film. Au printemps, il fait venir de New York les scénaristes Aldoph Green et Betty Comden. Le tandem vient d'adapter pour l'écran leur spectacle On the Town, tourné l'année précédente par le duo Stanley Donen et Gene Kelly, qui rejoint la production après la fin du tournage d'Un Américain à Paris. L'équipe va s'inspirer de personnages réels, et recueillir des témoignages contemporains de l'avènement du parlant, concordant avec l'époque des chansons.

Les répétitions débutent en avril 1951, et le tournage se déroule de juin à novembre. La MGM a recours à ses propres archives pour reconstituer le studio de la Monumental Pictures et les équipements de l'époque. Mille cinq cents costumes sont créés pour le tournage en Technicolor. La très jeune Debbie Reynolds incarne Kathy Selden, qui, dans le film, double la voix de la star Lina Lamont, interprétée par Jean Hagen. Ironie de cette mise en abyme, c'est en réalité la voix chantée de Debbie Reynolds qui a été doublée à cause de l'accent de la jeune actrice...

Marion Langlois