Johnny Depp ha trascorso mesi con il vero Joseph D. Pistone prima dell'inizio delle riprese di Donnie Brasco. Il più delle volte l'attore e l'ex agente dell'FBI, che ha lavorato sotto copertura per sei anni, dal settembre 1976 al luglio 1981, erano soliti praticare sollevamento pesi assieme.
Per prepararsi al suo ruolo Depp, oltre ad aver incontrato diverse volte il vero Pistone, ha preso lezioni di tiro dall'FBI. Depp fu scelto per il ruolo di Brasco principalmente perché aveva l'aspetto di un italiano. In realtà l'attore dice di essere "In parte Cherokee e il resto bastardo".
In un'intervista Pistone ha dichiarato che avrebbe dovuto essere sotto copertura soltanto per alcuni mesi, alla fine sono passati sei anni. La sua famiglia è stata trasferita altrove dopo nove mesi, li vedeva raramente. In un'altra intervista Joseph ha detto di non aver visto la sua famiglia per almeno due anni mentre era sotto copertura.
Pistone raccontò la sua esperienza come agente infiltrato nel suo libro del 1987 Donnie Brasco: My Undercover Life in Mafia. Il libro fu alla base del film del 1997, Donnie Brasco di Mike Newell, con Depp nel ruolo di Pistone e Al Pacino in quello di Ruggiero. Joseph ha affermato che il film è accurato all'85%. "Ha ritratto la mafia così com'è."