"La fille du train" est l'adaptation du roman à succès du même nom écrit par Paula Hawkins. L'oeuvre a attiré les producteurs de Dreamworks Pictures qui en ont acquis les droits en 2014, avant même sa publication et son immense succès. L'inspiration de ce polar dans lequel les témoins deviennent soudain des suspects est venue à la romancière lors de ses allers et retours quotidiens vers Londres. Margot Robbie a été pressentie pour se glisser dans la peau de Megan, tout comme Kate Mara, avant qu'Haley Bennett n'hérite du rôle. Jared Leto devait quant à lui camper Scott mais a dû renoncer à cause de conflits d'emploi du temps. Chris Evans était également attaché au projet pour jouer Tom mais a préféré tourner "Gifted" pour Marc Webb. C'est Justin Theroux qui a finalement repris le rôle. Emily Blunt et Rebecca Ferguson se donnent la réplique dans "La fille du train". Les deux femmes ont un point commun, elles ont toutes les deux tourné aux côtés de Tom Cruise dans le rôle de femmes badass, la première dans "Edge of Tomorrow" et la seconde dans "Mission Impossible Rogue Nation". C'est le chef-opératrice danoise Charlotte Bruus Christensen (La Chasse) qui s'est chargée de mettre en lumière "La fille du train". Pour les scènes dans lesquelles apparaît Rachel, Christensen a opté pour une caméra portée, souvent placée à quelques dizaines de centimètres seulement du visage d'Emily Blunt . Le film repose en grande partie sur ce qui se passe dans la tête de Rachel, dont on partage l'intimité, c'est la raison pour laquelle elle est si filmée de si près. Concernant Anna, la mère au foyer installée dans une banlieue chic interprétée par Rebecca Ferguson, Charlotte Bruus Christensen a fait le choix d'une caméra statique. Elle a en outre souvent filmé la jeune femme à travers une vitre, instaurant ainsi une distance entre elle et le public. Pour suivre la troisième femme de l'histoire, Megan (Haley Bennett), la chef opératrice a opté pour une caméra en perpétuel mouvement, à l'image d'un personnage qui ne se sent jamais aussi bien que lorsqu'elle court. Megan essaie de fuir quelque chose. À chaque fois qu'elle est en mouvement, elle a été filmée à l'aide d'un Steadicam, ce qui donne l'impression qu'elle flotte dans les airs, comme si ses pieds ne touchaient plus terre. Filmer à bord d'un vrai train ne laissant pas assez de libertés, l'équipe du film a dû reconstituer un wagon entier en studio. À partir d'un wagon récupéré dans l'Ohio, le che-décorateur Kevin Thompson et son équipe ont construit la réplique d'un wagon du Metro-North de 25 mètres de long auquel ils ont apporté des changements cruciaux pour faciliter le tournage. Certaines parties du train – principalement construit en bois – ont été fabriquées pour être aisément démontables afin de faciliter le placement de la caméra, tandis que les fenêtres ont été faites dans un verre plus transparent que celui utilisé dans le Metro-North. Le couloir central du wagon est également dix centimètres plus large pour permettre le passage d'une dolly et d'autres équipements de cinéma. Le coordinateur des effets spéciaux Jeff Brink a quant à lui supervisé la conception et la construction d'une plateforme spéciale capable de simuler le mouvement du train, sur laquelle était monté le wagon dans le studio. Pour simuler l'extérieur du train et le passage des paysages, le fameux fond vert a fait l'affaire.
