Agent X-27 en 1931 est la troisième collaboration du couple Marlene Dietrich/Josef von Sternberg. Après avoir fait d'elle une danseuse dans L'Ange bleu en 1930, puis une chanteuse dans Cœurs brûlés la même année, le réalisateur autrichien fait de son actrice fétiche une espionne en pleine première guerre mondiale. La même année, le réalisateur américain George Fitzmaurice signe Mata Hari, avec Greta Garbo dans le rôle titre de l'espionne. La rivalité entre les deux actrices ne s'en trouve que renforcée.
Marlene Dietrich incarne dans Agent X-27 une femme admirable, intègre et fidèle à son pays pour lequel elle ferait tout, y compris devenir une espionne, que rien ne semble pouvoir arrêter. « Je n'ai pas peur de vivre, ni de mourir d'ailleurs » déclare-t-elle dès le début du film. Cette phrase résume parfaitement le caractère du personnage de X-27. Malgré la certaine misogynie dans le carton de début, qui signale « l'agent X-27 aurait pu être le plus grand de tous les temps, s'il n'avait pas été une femme », le film est une célébration de Marlene Dietrich. Son personnage crève l'écran et trouve parfaitement sa place dans ce monde d'hommes, de guerre et de trahison.
Josef von Sternberg filme ici une Vienne traditionnelle et baroque en temps de guerre. Son jeu avec les ombres, ou encore les superpositions d'images est toujours bien présent. Des uniformes autrichiens défilent de tous les côtés pour cadrer cette histoire d'espionnage. Le hasard semble être la seul loi qui dirige Agent X-27, hasard qui place Marlène Dietrich sur le chemin du chef de l'espionnage autrichien, hasard des retrouvailles entre personnages, hasard des circonstances. Sternberg va jusqu'au bout de sa liberté, en témoigne la surprenante, et magnifique scène du bal masqué. Marlene Dietrich y joue avec le traitre comme un animal qui joue avec sa proie. Le réalisateur autrichien prend plaisir à diriger son actrice au milieu de tout ce petit monde, de toute cette agitation.
Agent X-27 est un film qui tient, injustement, une place mineure dans l'œuvre de von Sternberg et dans celle de Marlene Dietrich. Pourtant, par de nombreux aspects, il est intéressant. Claude Beylie déclara d'ailleurs dans la revue Cinéma « Il n'est peut-être pas trop tard pour revenir sur ce merveilleux film, poème visuel. [...] le film le plus noble, le plus dépouillé du grand montreur d'ombres, qui fut aussi et surtout un admirable sculpteur de lumière ».