Początkowo główną rolę zaproponowano Howardowi Keelowi.
Rola Cosmo Browna została napisana z myślą o kompozytorze Oscarze Levancie, który grał już z Kellym w "Amerykaninie w Paryżu". Rolę otrzymał jednak o wiele młodszy Donald O'Connor.
Postać Liny Lamont została napisana z myślą o Judy Holliday. Przyjaźniła się ona ze scenarzystami Betty Comden i Adolphem Greenem i była faworytką do tej roli. Po filmie "Urodzeni wczoraj" z 1950 roku, w którym zagrała główną rolę, zdecydowano, że zagranie postaci drugoplanowej będzie dla niej czymś niestosownym. Do roli Liny Lamont wybrano więc jej dublerkę z wersji broadwayowskiej "Urodzeni wczoraj", Jean Hagen.
Mikrofon został przyczepiony do bluzki Debbie Reynolds, żeby lepiej było słychać wymawiane przez nią teksty. W jednej ze scen tanecznych słychać bicie jej serca.
Gdy Don i Cosmo łapią gumę i zatrzymują się na ulicy, mija ich tramwaj. Kilka sekund później otoczony przez tłum fanów Don ucieka na ulicę, wbiega na nadjeżdżający samochód, a potem na kolejny tramwaj. Gdy się jednak przyjrzymy pasażerom obydwu tramwajów, okazuje się, że to jest ten sam. Ci sami pasażerowie siedzą na tych samych miejscach.
W czasie kręcenia sceny z nieszczęsnym mikrofonem ukrytym w krzaku jeden z technicznych stwierdza, że Lina musi mówić do mikrofonu, gdyż nie można złapać jej głosu. Jednak usta dźwiękowca, który wypowiada tę kwestię, w ogóle się nie poruszają.
Kiedy podczas sceny tańca w deszczu zjawia się policjant, Gene Kelly trzyma parasol w obydwu dłoniach, w następnym ujęciu już tylko w jednej.
Policjant zatrzymujący Dona Lockwooda nosi okrągłą odznakę z napisem L.A.P.D. Zostały one wprowadzone w latach 40-tych, a fabuła filmu dzieje się w 1927 roku.
Kiedy Don wskakuje do samochodu Kathy, ta z przerażeniem krzyczy i wzywa na pomoc policjanta, machając do niego prawą ręką. Kiedy samochód się zatrzymuje, Kathy używa do przywołania policjanta ręki lewej.
Publiczność w kinie jest ta sama na początku filmu, na premierze "Królewskiego łotra", jak i w końcowej scenie, podczas premiery "Tańczącego jeźdźca".
Kiedy Kathy Selden (Debbie Reynolds) mówi, że zaśpiewa "Deszczową piosenkę" w tonacji a-moll, Lina Lamont (Jean Hagen) powtarza to dyrygentowi. W rzeczywistości podkład muzyczny zagrano w tonacji e-moll.
W filmie z udziałem Dona Lockwooda "Królewski Łotr" jego bohater spycha człowieka przez balustradę prosto w kałużę na ulicy. Chwilę później, kiedy sam zeskakuje, nie ma tam nikogo.
W scenie tańca tytułowego widać, że deszcz pada tylko na określone części ulicy, natomiast w oddali widzimy niezachmurzone niebo.
Kiedy Don i Kathy jadą samochodem na Sunset and Camden, w tle widać pojazdy z lat pięćdziesiątych. Akcja filmu rozgrywa się w 1927 roku.
Kilkukrotnie w filmie bohaterowie wspominają pismo "Daily Variety". Powstało ono w 1933 roku, podczas gdy akcja filmu rozgrywa się 6 lat wcześniej.
Lina wspomina, że była na przyjęciu u Wallace'a Reida. Akcja filmu rozgrywa się w 1927 roku, natomiast Reid zmarł 4 lata wcześniej.
Główni bohaterowie stwierdzają, że konkurencja kręci właśnie pierwszy w pełni dźwiękowy film, "Śpiewaka jazzbandu". Tak naprawdę film ten posiadał jedynie udźwiękowione partie wokalne.
Kiedy Don i Cosmo wykonują piosenkę pt. "Moses supposes", ruchy warg tego pierwszego nie zgadzają się ze słowami jakie słyszymy.
W trakcie odgrywania numeru "Fit As a Fiddle" Cosmo (Donald O'Connor) uszkadza smyczek od skrzypiec, jednak kiedy panowie kończą utwór, jest on w nienaruszonym stanie.
W czasie odgrywania kawałka pt. "Make 'Em Laugh" Cosmo (Donald O'Connor) zmienia się kształt kapelusza, jaki mężczyzna ma na sobie.
Po zakończeniu numeru "Good Mornin'" główni bohaterowie padają na przewróconą kanapę. W zależności od ujęcia zmienia się położenie Cosmo (Donald O'Connor) oraz Kathy (Debbie Reynolds).
We wspomnieniach Dona (Gene Kelly) pojawia się scena, w której wbiega on do płonącego budynku. Widać wtedy, że na drzewach dookoła liście kołyszą się na wietrze. Kiedy jednak budynek wybucha z Donem w środku, liście się nie poruszają, co wskazuje, że cała scena była kręcona z przerwami.
Gdy Cosmo (Donald O'Connor) zaczyna recytować tekst "Moses supposes", wyrzuca za siebie książkę nauczyciela dykcji. W kolejnych ujęciach książka znika z podłogi, pojawia się natomiast niewielki kosz na śmieci.
Film nakręcono w Los Angeles i Culver City (Kalifornia, USA).
Gene Kelly miał wysoką gorączkę podczas kręcenia sceny tanecznej do piosenki tytułowej.
Gene Kelly obraził Debbie Reynolds zarzucając jej brak zdolności tanecznych. Fred Astaire, który przebywał w pobliżu znalazł Debbie płaczącą przy fortepianie i zaoferował pomoc w scenach tanecznych.
Niektóre kostiumy z tego filmu zostały później wykorzystane w filmie "Deep in My Heart".
Oryginalna taśma z tym filmem została zniszczona w pożarze.
W filmie to Debbie Reynolds dubbingowała sceny grane przez Jean Hagen. W rzeczywistości to Jean Hagen i Betty Noyes dubbingowały piosenki śpiewane przez Debbie.
Donald O'Connor spędził kilka dni w szpitalu po nakręceniu "Make 'Em Laugh".
Tytułowa "Deszczowa piosenka" została również zaśpiewana przez Alexa w "Mechanicznej Pomarańczy" Stanley'a Kubricka.
Znalazł się na liście stu najlepszych filmów w historii kina, zorganizowanej przez magazyn Time w 2005 roku.
W 2002 roku znalazł się na 6 miejscu w rankingu przeprowadzonym przez brytyjską sieć sklepów Woolworths na filmy zapewniające dobre samopoczucie.
Po zakończeniu sceny z piosenką "Good Morning" Debbie Reynolds miała tak poranione stopy, że, nie mogąc iść o własnych siłach, musiała zostać wniesiona do swojej garderoby.
Sztuczny deszcz widoczny w scenie, w której Gene Kelly wykonuje tytułową piosenkę, składał się z wody i mleka. Mleko zostało dodane, aby deszcz był bardziej widoczny przez kamerę.
Gene Kelly uznał, że odgłosy stepowania w numerze "Good Morning" w wykonaniu Reynolds nie są odpowiednie, dlatego osobiście je zdubbingował.
Ponieważ piosenki zostały napisane w większości przed powstaniem filmu, Comden i Green musieli tak ułożyć scenariusz, żeby piosenki te oraz akcja filmu tworzyły logiczną całość.
Scenariusz zakładał, że Debbie Reynolds wyjdzie ze studia, w którym tańczyła z Genem Kelly i zaśpiewa swoją wersję "You Are My Lucky Star", stojąc przed billboardem przedstawiającym Dona Lockwooda. Ta scena została nakręcona, ale ostatecznie nie znalazła się w filmie.
Podczas kręcenia filmu pracowano pełną parą. Czasami praca w ciągu dnia przedłużała się do 19 godzin.
Debbie Reynolds miała zaledwie 19 lat, gdy została wybrana do roli Cathy Selden. Mieszkała wówczas z rodzicami i nie miała samochodu. Czasami musiała wstawać o czwartej rano i dojeżdżać autobusami, żeby zdążyć do pracy, a czasem w ogóle nie wracała na noc do domu, tylko spała w studiu.
Autorzy scenariusza zakupili dom w Hollywood od byłej gwiazdy kina niemego. Okazało się, że po wprowadzeniu dźwięku do filmów, jak wiele gwiazd, nie mógł odnaleźć się w nowej erze filmu i jego kariera zgasła. Jego los stanowił jedna z inspiracji do stworzenia "Deszczowej Piosenki".
Cyd Charisse, grająca rolę tancerki w zielonym kostiumie, musiała nauczyć się specjalnie palić, żeby scena tańca z Genem Kelly była jeszcze bardziej zmysłowa.
W pierwszej scenie "Deszczowej piosenki" zostało sparodiowanych kilka znanych osobistości ze świata filmu niemego. Zelda Zanders ("Zip Girl") to pastisz Clary Bow ("It Girl"), Olga Mara parodiowała Polę Negri, zaś jej mąż, baron o wdzięcznym nazwisku de la Bonnet de la Toulon był nawiązaniem do ówczesnego męża Glorii Swanson - markiza Henri de la Falaise de Coudray.
Piosenka tytułowa była później wielokrotnie wykorzystywana w innych filmach. Pojawia się na przykład w czołówce "Różowa Pantera kontratakujeRóżowa Pantera kontratakuje (1976)", czy też w jednej ze scen walki z udziałem Jackie Chana w "Rycerzach z Szanghaju".
Szef wytwórni nazywa się R. F. Simpson, a inicjał ten odnosi się do Arthura Freeda, producenta "Deszczowej piosenki". Niektóre teksty Simpsona w filmie wiernie naśladują powiedzonka Freeda.
Film kręcono od 18 czerwca do 21 listopada 1951 roku, a 26 grudnia odbyły się dodatkowe zdjęcia.