A Paramount stúdió már 1948-ban elkezdett foglalkozni a film tervével. Frank Capra akkoriban még Az élet csodaszép című filmjének sikerében sütkérezett, de nagy kedve volt egy új komédia forgatásához, amely kevésbé "misztikus", mint előző vígjátéka, az Arzén és levendula. Főszereplőként szívesen látta volna Cary Grantet, aki az utóbbi film hőse volt. Elizabeth Taylornál pedig nem is akadhatott volna ideálisabb jelölt a hercegnő szerepére.

A gondok akkor kezdődtek, amikor kiderült: Capra nem akar együtt dolgozni az "amerikai vörösöket üldöző" McCarthy szenátor listáján szereplő Dalton Trumbo forgatókönyvíróval. Az sem segített, hogy a Paramount halogatta a forgatást, és elhatározta, hogy felhasználja régebbről "megmaradt" római felvételeit, ami által egyértelművé vált, hogy a stábnak Olaszországban kell dolgoznia. Azelőtt egy hollywoodi film sem forgott teljes egészében a dél-európai országban, a Római vakáció esetében azonban anyagilag is kifizetődőnek tűnt az az ötlet, hogy ott vegyék fel a romantikus komédiát.

Frank Capra végül kiszállt a projektből, helyére George Stevens érkezett. Nem sokkal később azonban ő is távozott, és vitte magával Elizabeth Taylort is, hogy elkészítse vele később Oscar-díjjal kitüntetett filmjét, az A Place in the Sun című alkotást. A színésznőnek azonban meg volt írva, hogy Rómában dolgozzon: tíz évvel később ott forgatta a Kleopátrát, és ott született meg nagy szerelme Richard Burtonnel.

A hányatott sorsú Római vakáció terve végül William Wylerhez került, a harmincas-negyvenes évek melodrámáinak mestere már várta, hogy kipróbálja magát a könnyedebb műfajban és együtt dolgozhasson Cary Granttel. Wyler eleinte Jean Simmonst akarta női főszereplőnek, a színésznőnek azonban nem fért bele a naptárába ez a munka. Így akadt rá végül egy londoni szereplőválogatáson a rendező Audrey Hepburnre. Grant viszont nem érezte méltónak partnerét, így otthagyta a produkciót. Tíz évvel később mégis együtt szerepeltek az Amerikai fogócska című filmben, és Grant azt mondta, soha nem volt jobb partnere Audrey Hepburnnél.

William Wylernek tehát új férfi főszereplő után kellett néznie, választása pedig Gregory Peckre esett. A sármos színész járatos volt a vígjáték műfajában, és a felkérés is jókor érkezett, ugyanis épp válófélben volt.

Így találta magát a kísérletező Wyler, az elszontyolodott Peck és az első filmes szerepére készülő Hepburn Rómában másfél millió dolláros költségvetéssel, na meg egy Vespával, amellyel a szökésben lévő hercegnő és az újságíró körbejárja az olasz főváros nevezetességeit.

Amikor elkészült a film, Gregory Peck azt kérte, Audrey Hepburn neve szerepeljen az övé előtt, ugyanis azt gondolta, a színésznőből sztár lesz. Nem is tévedett: Hepburn Oscar-díjat nyert alakításáért. Később újra együtt dolgozott Wylerrel. Gregory Peck a filmnek köszönhetően ismerte meg második feleségét, Veronique Passanit, akivel élete hátralévő részében élt. A színész további nagy sikerű vígjátékokban szerepelt. William Wyler többé nem tartott attól, hogy új műfajokban próbálja ki magát. Harmadik Oscarját a Ben Hur című történelmi filmért kapta.

A legrosszabbul Dalton Trumbo járt: neve nem is szerepelt a stáblistán, és végignézhette, hogy az Oscart barátja és kollegája, Ian McLellan veszi át a film forgatókönyvírójaként. Trumbo neve csak a film 2002-ben megjelent restaurált változatának végén jelent meg.