Rolę Szablozębnego miał zagrać zapaśnik z WWE Kevin Nash, ale odrzucił ją, bo kolidowało to z jego planami.
Pierwszym kandydatem do zagrania Magneto był Terence Stamp. Następnie pojawiały się propozycje dla Davida Hemblena (odrzucił ze względu na inne zobowiązania zawodowe) oraz Christophera Lee. Zanim ostatecznie Ian McKellen zgodził się przyjąć angaż, aktor początkowo nie chciał przyjmować roli. Zmienił zdanie, gdy zobaczył kostium swojego bohatera. W postaci dostrzegł też alegorię do nietolerancji homoseksualizmu.
Gdy film znajdował się we wczesnej fazie projektu (w 1997 roku) do roli Wolverine'a rozważano Boba Hoskinsa i Mela Gibsona. Kiedy posadę reżysera otrzymał Bryan Singer jego pierwszym wyborem był Russell Crowe. Aktor jednak odrzucił propozycję, gdyż po Maximusie ("Gladiator") nie chciał grać kolejnej podobnie ikonicznej postaci. Po nim rozpatrywani byli Aaron Eckhart, Jean-Claude Van Damme, Viggo Mortensen oraz Edward Norton. Z kolei faworytami studia Fox byli Keanu Reeves i Gary Sinise. W końcu obsadzono Dougraya Scotta, ale i on wkrótce musiał zrezygnować, gdyż był zajęty pracą na planie "Mission: Impossible 2". Ostatecznie Russell Crowe zasugerował reżyserowi swojego znajomego, Hugh Jackmana, który został zakontraktowany do roli na trzy tygodnie przed rozpoczęciem zdjęć.
Kiedy film planowano nakręcić w początkach lat 90., Cyklopa miał zagrać Michael Biehn. W późniejszym okresie rozważano kandydatury Bena Afflecka, Matta Damona oraz Ethana Hawke'a. Kiedy produkcja ruszyła pełną parą, do roli tej brano pod uwagę Edwarda Burnsa. Ponadto przesłuchiwany był D.B. Sweeney (ostatecznie pojawił się w niewielkiej roli), a zainteresowanie wyrazili Vince Vaughn i Eric Mabius. Propozycję zaś odrzucił Thomas Jane. Ostatecznie zakontraktowano Jamesa Caviezela, lecz aktor musiał zrezygnować ze względu na pracę na planie "Częstotliwości".
Jeri Ryan była brana pod uwagę przy obsadzaniu roli Mystique.
Do roli Jean Grey rozważano Marię Bello, Lucy Lawless, Selmę Blair i Petę Wilson.
Do zagrania Storm rozważano Angelę Bassett oraz Janet Jackson. Na późniejszym etapie produkcji do tej roli kandydowała Jada Pinkett Smith. Reżyser Bryan Singer ostatecznie obsadził Halle Berry po tym, jak zobaczył ją w filmie "Wschodząca gwiazda".
Przygotowując się do roli Wolverine'a Hugh Jackman przeszedł kurs walki wręcz u specjalisty sztuk walki, aby umiał posługiwać się szponami swojego bohatera. Ćwiczył też przez półtora miesiąca na siłowni, by nabrać odpowiedniej muskulatury.
Ofertę wcielenia się w postać Rogue odrzuciły Natalie Portman oraz Kate Winslet. Pod uwagę brano także Sarah Michelle Gellar, a także Christinę Ricci. Najbliżej otrzymania angażu były Rachael Leigh Cook i Katharine Isabelle, ale rolę ostatecznie dostała Anna Paquin.
Twórcy chcieli, aby John Williams skomponował muzykę do filmu, lecz ten odmówił, gdyż był zajęty filmem "Szeregowiec Ryan". Innym kandydatem był John Ottman.
Od kiedy Fox posiadł prawa do marki "X-Menów" pierwszym wyborem studia na funkcję reżysera (w 1996 r.) był Brett Ratner. Następnie stanowisko to zaproponowano Robertowi Rodriguezowi i Timowi Burtonowi. Obaj propozycję odrzucili, by skupić się na innych projektach. Kolejnymi kandydatami byli Richard Donner, Joel Schumacher, John McTiernan, Danny Boyle, Stephen Hopkins oraz Irvin Kershner. Wreszcie wybór padł na Bryana Singera, który po "Podejrzanych" chciał nakręcić film z gatunku science-fiction. Reżyser jednak wpierw trzykrotnie odrzucił propozycję, lecz dał się namówić po przeczytaniu komiksów oraz obejrzeniu serialu animowanego "X-Men".
W jednym ujęciu, gdy Logan siedzi w swoim samochodzie i pali cygaro, szyba auta jest opuszczona. W kolejnym kadrze, na zewnątrz od pojazdu, jest zasunięta.
Kiedy po bójce w barze Logan odjeżdża, opony jego samochodu zostawiają ślady na ośnieżonej drodze. Później (kiedy zatrzymuje się i znowu rusza), śladów już nie ma.
Kiedy Cyklop mówi do Logana "Trzymaj się z dala od mojej dziewczyny", w jego okularach widać odbicie kamery.
Podczas rozmowy Wolverine'a z Rouge w pociągu w pewnej chwili dziewczyna porusza ustami, a mimo to nie słychać jej głosu.
Na początku filmu Cyklop jest zdecydowanie wyższy od Wolverine'a (zgodnie z komiksem). W późniejszych fragmentach jednak tej różnicy w ogóle nie widać, a podczas niektórych scen to Wolverine góruje wzrostem.
Kiedy Cyklop wyważa drzwi w Statui Wolności ma założone rękawiczki, które znikają w następnym ujęciu, w którym mężczyzna spostrzega Jean Grey.
Senator Kelly wsiada do ciemnozielonego helikoptera z białym znakiem Pieczęci Prezydenta Stanów Zjednoczonych. Gdy maszyna podejmuje start, zmienia się na biało-niebieską bez Pieczęci.
Gdy na początku filmu Cyklop i Storm powstrzymują Sabertooha, ten pierwszy dotyka swojego wizjera, by oddać strzał promieniem. W następnym ujęciu widać wypuszczoną wiązkę, ale ręce są przy ciele mężczyzny.
W czasie rozmowy Rogue z Bobbym ciągle zmienia się fryzura dziewczyny: raz jej włosy znajdują się za, a w innym ujęciu przed ramieniem.
Przez cały czas trwania pierwszej sceny w kryjówce Magneto, zmienia się położenie hełmu na biurku.
Kiedy Jean Grey sprawdza obrażenia Wolverine'a, spod jej kurtki widoczny jest różowy biustonosz. Kiedy po zmianie ujęć ponownie widzimy Jean, stanik znika, a płaszcz jest zapięty.
Po tym gdy Mystique odpycha senatora Kelly'ego, w jednym ujęciu jej prawa noga już jest opleciona wokół jego głowy, a w następnym mutantka dopiero rozpoczyna wyprowadzać cios.
W scenariuszu senator Kelly nosi imiona Henry Peter Gyrich. W napisach końcowych zaś ostatnie imię jest zapisane jako "Guyrich".
W jednej ze scen, gwiazda Dawida na obozowych ciuchach ojca Magneto, zmienia miejsce położenia.
Przed i podczas walki na stacji kolejowej pomiędzy ujęciami zmienia się pora dnia.
Żołnierze SS z pierwszych scen z filmu noszą metalowe hełmy. W rzeczywistości jednak takich nakryć używano jedynie w walkach, a stażnicy obozowi nosili berety.
Żołnierz SS w wieżyczce strażniczej z początku filmu uzbrojony jest w karabin MG-42. W rzeczywistości karabinów takich używano jedynie na polu walki, strażnicy zaś musieli się zadowolić zdobyczną, czechosłowacką, bądź francuską bronią, zależnie od umiejscowienia obozu.
Gdy Mystique jako Bobby Drake namawia Rogue do opuszczenia szkoły, Rogue wyraźnie mówią "Shawn", ale jej głos brzmi: "Bobby".
W pierwszej scenie, Marie przegląda mapę i wskazując palcem mówi o wodospadzie Niagara Falls, który leży na granicy stanu Nowy Jork (USA) oraz prowincji Ontario (Kanada). W rzeczywistości jej palec wskazuje wtedy Minnesotę w stanie Wisconsin.
Paski wewnątrz Statuy Wolności, które trzymały miedziane części do metalowej ramy były pierwotnie żelazne, a następnie zostały zastąpione stalą nierdzewną podczas remontu. W żadnym momencie nie widać, aby były zielone.
Xavier twierdzi, że nie może znaleźć sygnału Magneto przy pomocy Cerebro ze względu na jego hełm. Jednak jego pomocnicy jak: Sabretooth, Mystique oraz Toad, nie mają takich hełmów, a mimo to nie może ich zlokalizować.
Kiedy Rogue wchodzi do pokoju Logana, tuż przed wbiciem w nią szponów, mężczyzna ma prześcieradło pod pachami. Prześcieradło zmienia swe położenia, gdy dziewczyna zbliża się do łóżka.
Gdy Xavier i Magneto są w plastikowej więzieniu, ułożenie szachów zmienia się po przejściu strażnika.
Film kręcono w Ajax, Burlington, Toronto, Hamilton, Oshawa, Greater Sudbury (Kanada), Beverly Hills (Kalifornia, USA) i Nowym Jorku (Nowy Jork, USA).
Razem z Cyklopem, Jean Grey, Storm i Wolverinem w skład X-Menów mieli jeszcze wchodzić Bestia, Nightclawer oraz Pyro. Zostali oni jednak wycięci ze scenariusza ze względu na niewystarczający budżet do ich sportretowania. Większość cech Bestii, który w komiksach pełni rolę naukowca i reprezentanta praw mutantów, przeniesiono na postać Jean Grey. Cała trójka wykreślonych bohaterów pojawiła się w sequelach cyklu (Nightclawer i Pyro w drugiej części, natomiast Bestia w "Ostatnim bastionie"). Innym popularnym mutantem usuniętym ze scenariusza był Gambit. On jednak miał mieć niewielką rólkę cameo.
Większość efektów specjalnych dotyczących oczu bohaterów była zrobiona z użyciem soczewek kontaktowych, które były niewygodne dla aktorów. Rebecca Romijn-Stamos (Mystique) mogła nosić swoje soczewki tylko przez godzinę każdorazowo, bo widziała tylko 10% otoczenia. Halle Berry (Storm) miała nosić nieprzezroczyste soczewki przy scenach kontrolowania pogody, ale jednak zrezygnowano z tego i zastosowano technikę komputerową.
"Kostium" Mystique składał się z niebieskiego barwnika i garści małych plastikowych łusek umieszczonych w "strategicznych miejscach". Charakteryzacja trwała każdorazowo 7 godzin.
Kostiumy Wolverine'a były zrobione z cienkiej skóry i PVC i były przygotowane na otrzymywanie obrażeń. Wszystkie one podczas kręcenia filmu były uszkadzane w tym samym stopniu i miejscu, żeby nie było niedoróbek.
Mierzący 178 cm James Marsden musiał nosić buty na specjalnych platformach, żeby mógł wyglądać na wyższego niż Hugh Jackman (188 cm). Wszystko po to, aby jego Cyklop górował wzrostem nad Wolverine'em - tak jak ma to miejsce w komiksach.
Wystąpienie Senatora Kelly'ego z początku filmu na temat tego, że posiada on listę mutantów żyjących w USA jest oparte na znanym przemówieniu Senatora Josepha McCarthy'ego o tym, że ma on listę znanych komunistów pracujących w Departamencie Stanu.
Po skończeniu zdjęć do "X-Men", wózek inwalidzki Profesora Xaviera został sprzedany na aukcji i wypożyczony z powrotem przy kręceniu sequela.
Tyler Mane nosił czarne soczewki kontaktowe za długo i oślepł na jeden dzień, przez co był zmuszony do noszenia bandaży.
Gdy kręcono sceny w Hamilton (na stacji kolejowej), reżyser Bryan Singer został przez przypadek wzięty za widza i nie wpuszczono go do reszty ekipy przez policjanta. Jednak szybko wyjaśniono sytuację.
Na planie używano trzech typów szponów Wolverine'a: plastikowe, drewniane i stalowe. Ponad 700 pojedynczych ostrzy zostało użytych (bądź uszkodzonych) przez Hugh Jackmana i jego dublerów.
Nazwa "Cerebro" pochodzi od łacińskiego słowa "cerebrum", które oznacza mózg. To właśnie za pomocą umysłu Profesor Xavier mógł kontrolować urządzenie nazwane "Cerebro".
60% ciała Rebeki Romijn pokrywała charakteryzacja.
Łącznie zbudowano 10 kostiumów Wolverine'a.
Pierwsza scena w filmie została nakręcona jako ostatnia.
Jest to jedyny film z serii, w którym Halle Berry używa kenijskiego akcentu. W każdym następnym mówi z amerykańskim akcentem.
Zdjęcia do filmu kręcono od 22 września 1999 roku do 14 lutego 2000 roku.
W latach 80. prawa do ekranizacji komiksu próbowała wykupić wytwórnia Orion Pictures, jednak zrezygnowała przez problemy finansowe. Następnie na początku lat 90. planowano nakręcić film w studiu Carolco Pictures, z Jamesem Cameronem jako producentem i jego ówczesną żoną Kathryn Bigelow na stanowisku reżyserki. Projekt jednak nie doszedł do realizacji, gdyż Cameron po pewnym czasie zajął się filmowym "Spider-Manem" (którego finalnie i tak nie nakręcił), a Carolco zbankrutowało.
W 1994 roku prawa do ekranizacji wykupiło Fox - zachęcone ogromnym sukcesem serialu animowanego "X-Men". Studio wybrało Andrew Kevina Walkera na stanowisko scenarzysty. Historia miała skupić się na walce mutantów (zarówno X-Menów jak i podwładnych Magneto) z Sentinelami. W skład bohaterów mieli wchodzić Wolverine, Cyklop, Jean Grey, Iceman, Bestia i Angel. Wzór skryptu poprawiali Laeta Kalogridis, John Logan, James Schamus oraz Joss Whedon. Ich pomysły jednak się nie przyjęły. W 1996 r. nową wersję scenariusza napisał Michael Chabon. Jego fabuła miała opowiadać o narastającym zagrożeniu (które ostatecznie ujawniłoby się w kontynuacji) oraz relacji Wolverine'a z Jubilee. W filmie znalazły się też miejsca dla Profesora X, Cyklopa, Jean Grey, Nightcrawlera, Bestii, Icemana i Storm. Gdy posadę reżysera dostał Bryan Singer, chciał nakręcić zupełnie inną historię, koncentrującą się na symbolice wyparcia oraz wątku alienacji ze strony mutantów. Scenariusz początkowo pisał Ed Solomon, lecz później pracowali nad nim Singer oraz Christopher McQuarrie. Ostatecznie zrealizowano film na podstawie wersji Davida Haytera.
Na planie Bryan Singer zrobił prześmiewczy żart obsadzie filmowej. Kazał Scottowi Levie, jednemu z kaskaderów, przebrać się za Spider-Mana. Ubrany w strój Człowieka-Pająka z okładki 262-ego numeru komiksu "The Amazing Spider-Man" z 1985 roku Leva wbiegł na plan (na którym byli obecni m. in. Halle Berry, Famke Janssen i James Marsden), po czym stwierdził, że jest w "nie tym filmie".
W celu stworzenia odpowiednich pazurów dla postaci Wolverine'a, filmowcy wykonali silikonowy odlew ramienia należącego do aktora Hugh Jackmana.
Śnieg w kanadyjskiej sekwencji, gdzie Wolverine i Rogue są zaatakowani przez Sabretootha, był sztuczny, gdyż w trakcie kręcenia zdjęć śnieg nie padał od pewnego czasu.
Aby utrzymać w tajemnicy wygląd filmowej Mistique, Rebecca Romijn w czasie wolnym od zdjęć musiała siedzieć w odosobnionym, pozbawionym okien pokoju.