Julie Christie odrzuciła propozycję zagrania Anne Welles. Do roli rozpatrywano także kandydaturę Marlo Thomas.
Judy Garland miała początkowo zagrać rolę Helen Lawson. Szefowie studia Red Lion dostarczyli nawet stół bilardowy do jej garderoby, na specjalne życzenie aktorki. Garland została jednak zwolniona z powodu swojego problemu z alkoholem i związanego z tym zachowania. Po odrzuceniu oferty przez Ginger Rogers, której nie podobał się scenariusz, jej miejsce ostatecznie zajęła Susan Hayward. Rozważano także kandydatury Lucille Ball, Bette Davis, Tammy Grimes i Joan Crawford.
Barbara Parkins brała udział w zdjęciach próbnych do roli Neely O'Hary, jednak ostatecznie została obsadzona w roli Anne Welles po tym, jak na dwa tygodnie przed rozpoczęciem zdjęć z projektu wycofała się Candice Bergen.
Jacqueline Susann, autorka powieści na podstawie której powstał film, chciała, aby rolę Tony'ego Polara zagrał Elvis Presley. W testach próbnych brał udział ponadto Robert Forster.
Julie Christie i Ursula Andress odrzuciły ofertę zagrania Jennifer North. Udziału w zdjęciach próbnych do tej roli odmówiła Raquel Welch. Rozważano także kandydaturę Mary Tyler Moore.
Jane Fonda odrzuciła propozycję zagrania roli Neely O'Hary. Innymi kandydatkami były Barbara Harris, Helen Mirren i Petula Clark.
Jean Hale odrzuciła propozycję zagrania w filmie z powodu konieczności zagrania półnagich scen.
Podczas pobytu przy basenie Jennifer (Sharon Tate) zdejmuje buty, które w kolejnych scenach wielokrotnie pojawiają się i znikają pod rzuconym przez Neely (Patty Duke) płaszczem.
Pod koniec filmu odurzona narkotykami Anne (Barbara Parkins) po wpadnięciu do oceanu jest przemoczona i zabłocona. W kolejnych scenach, gdy zaraz potem wraca do domu, jej ubranie jest całkowicie suche.
Film kręcono w Nowym Jorku i Bedford (Nowy Jork, USA) oraz w Los Angeles, Malibu i Santa Monica (Kalifornia, USA), a także w Redding i New Haven (Connecticut, USA).
Premiera filmu odbyła się na morzu, na pokładzie włoskiego statku wycieczkowego „Princes Italia”.
"Lalki" w tytule to narkotyki (środki o działaniu uspokajającym).
Originalna niewykorzystana ścieżka dźwiękowa została napisana przez powieściopisarkę Jacqueline Susann i Boba Gaudio z Four Seasons.
Judy Garland zatrzymała dla siebie kostium, kiedy zakończono kręcenie filmu, i występowała w nim podczas grania koncertów na całym świecie.
Powieść i jej filmowa adaptacja są luźno oparte na doświadczeniach powieściopisarki Jacqueline Susann jako aktorki we wczesnych latach 1960.
Film "Dolina lalek" zajął 7 miejsce w rankingu na "najlepszy kultowy film" Ranking został przeprowadzony przez magazyn "Entertainment Weekly" w 2003 roku.