Приключенческий детектив вдохновлен творчеством Артура Конан Дойла и произведениями Владимира Гиляровского, однако история является оригинальной. Жанр авторы ленты определяют как ироничный детектив.

Карен Шахназаров отметил, что название «Хитровка» было выбрано неслучайно: именно так назывался самый злачный район Москвы в двадцатом веке и именно его талантливо описывал в своих произведениях Гиляровский.

Режиссер отмечает, что у него получилось жанровое кино. Фильм похож на ранние работы Шахназарова — «Мы из джаза», «Зимний вечер в Гаграх». Постановщик добавил, что здесь нет какого-то глубинного философского поиска, ответов на извечные вопросы бытия. Прежде всего, это история с детективной интригой, погонями, трюками, гонками на катерах и многим другим. Фильм возник из идеи соединить прозу Гиляровского, блестяще описавшего дореволюционную Москву, с сюжетами Конан Дойла.

По словам постановщика, он потратил много времени на поиск актрисы, которая исполнит главную женскую роль. В результате выбор пал на Анфису Черных, ранее снимавшуюся в таких проектах, как «Просто представь, что мы знаем», «Географ глобус пропил» и «ИП Пирогова». 

Съемки начались в середине июля 2022 года и закончились 12 октября. Большую часть сцен снимали в павильонах «Мосфильма» (в том числе на натурной площадке), а для реализации некоторых эпизодов отправились в Санкт-Петербург.

Специально для съемок были созданы сложные декорации (в том числе многоуровневые), автором которых стал художник-постановщик Сергей Февралев, ранее часто сотрудничавший с Шахназаровым. Публика увидит отстроенный в стиле той эпохи полицейский участок, лабораторию, реконструированные художниками коридоры МХАТа (на сцене современного МХТ имени Чехова съемки также проходили) и даже кабинет Немировича-Данченко и гримерную комнату Станиславского. Также в кадре появится легендарное «хитровское подземелье» (система тоннелей в районе реки Неглинная), которое художники тоже создавали с нуля.

На натурной площадке «Мосфильма» появились парадные улицы Москвы с живописными витринами и уютными заведениями, а также не столь элегантная Хитровка, которую порядочные москвичи предпочитали обходить стороной.

Для съемок костюмеры подобрали более тысячи разнообразных нарядов и старинных вещей. Большинство нашлось в «Доме костюма и реквизита» на «Мосфильме», но некоторые фрагменты пришлось создавать дополнительно. Например, для того чтобы одеть жителей Хитровки, художникам по костюмам пришлось углубляться в особенный образ жизни обитателей района.