Le film est une adaptation du livre pour enfants Zathura de 2002 de Chris Van Allsburg, qui a également écrit le livre Jumanji de 1981, ce qui fait du film un spin-off autonome du film Jumanji de 1995.

Jon Favreau a choisi Dax Shepard après avoir été convaincu par le fait que le réalisateur Mike Judge l'avait casting dans Idiocracy, et en raison de son expérience en improvisation avec les Groundlings, la même troupe qui a produit Will Ferrell, star du film Elf de Favreau.

Favreau a délibérément privilégié les effets pratiques par rapport à la CGI, en utilisant de vrais vaisseaux spatiaux, un robot physique, et des créatures Zorgon construites par Stan Winston Studios pour que les jeunes acteurs aient quelque chose de tangible sur lequel réagir sur le plateau.

Kristen Stewart a subi un processus arduous d'analyse complète du corps et de modélisation aux Stan Winston Studios pour créer un modèle figé à taille réelle de son personnage, jusqu'aux taches de rousseur sur son bras, qu'elle a comparé à une incroyable expérience de jumeau vivant.

Les costumes Zorgon ont été construits de telle sorte que la tête de l'acteur émergeait de la zone de la poitrine tandis que l'acteur portait un cagoule d'écran bleu sur sa propre tête, permettant à la CGI d'être ajoutée par la suite ; un Zorgon dans une scène était entièrement généré par ordinateur.

De vrais chèvres ont été utilisées sur le plateau pour certaines scènes, avec des yeux supplémentaires ajoutés numériquement par la suite via la CGI.

Le plan le plus compliqué, montrant la maison prise dans le champ gravitationnel de Tsouris-3, a nécessité que le plateau soit monté sur un gimbal à 30 à 40 pieds du sol capable de s'incliner à près de 40 degrés, avec l'équipe et l'équipe de tournage assujetties par des câbles et des harnais.

Les extérieurs de la maison ont été filmés sur Oaklawn Avenue à South Pasadena, en Californie.

Le superviseur des effets visuels Pete Travers a déclaré que conserver le style de science-fiction stylisé des années 1950 du livre de Van Allsburg était un objectif clé, inspiré par le style pointilliste en peinture.

Malgré la commercialisation par le studio comme faisant partie de l'univers Jumanji, Favreau a découragé l'idée que Zathura était une suite à Jumanji, un film qu'il a dit qu'il n'aimait pas particulièrement, bien que l'acteur Jack Black le considère comme le deuxième volet de la franchise.

La performance au box-office du film a été endommagée par le calendrier de sa sortie, car il a fait face à une forte concurrence du film qui restait en salles Chicken Little et à la sortie la semaine suivante de Harry Potter et la Coupe de Feu, ce qui a causé une perte de 62 % de son public le deuxième week-end.

En tant que lien promotionnel, un épisode de l'émission de télé-réalité The Apprentice mettait en scène Favreau en tant que juge invité, les candidats étant chargés de concevoir et de construire un char pour promouvoir le film.