Space: 1999 surgió de una serie planeada de la segunda temporada de UFO de Anderson, provisionalmente titulada UFO: 1999, que habría expandido la configuración de la Base Lunar de SHADO; cuando ese proyecto se estancó, el diseño visual y el trabajo de preproducción fueron reutilizados en la nueva serie.

Cuando el ejecutivo de ITC Abe Mandell rechazó una configuración basada en la Tierra, Gerry Anderson sugirió que 'volaría la Tierra', y cuando Mandell también se opuso a eso, Anderson propuso 'volar la Luna' en su lugar, lo que se convirtió en la premisa central del programa.

Lew Grade insistió en que hubiera protagonistas estadounidenses para ayudar a vender la serie a una cadena estadounidense, así que Martin Landau y Barbara Bain (una pareja casada en la vida real que había estado previamente en Misión: Imposible) fueron elegidos a pesar de las objeciones de la productora Sylvia Anderson, quien había querido actores británicos como Robert Culp y Katharine Ross.

Catherine Schell, que interpretó el personaje alienígena regular Maya en la segunda serie, había actuado anteriormente como invitada en un personaje completamente diferente en el episodio de la primera serie 'Guardian of Piri'.

El personaje del Profesor Bergman de Barry Morse fue eliminado para la segunda serie debido a una disputa salarial, aunque Morse luego dijo que estaba contento de irse, diciéndole a Anderson que prefería 'jugar con adultos por un tiempo'.

Durante la producción del episodio piloto 'Breakaway', la producción se reubicó en secreto de la noche a la mañana desde los Estudios Elstree en dificultades financieras a los Estudios Pinewood, lo que resultó en que la producción fuera incluida en la lista negra por un sindicato.

La semana laboral obligatoria de tres días de Gran Bretaña y los cortes de energía nacionales durante la crisis energética de los años 70 no detuvieron el rodaje ya que Pinewood tenía sus propios generadores, pero las interrupciones aún retrasaron los laboratorios de procesamiento de películas fuera del lugar.

Para cumplir con un cronograma ajustado de diez meses para la segunda serie, el productor Fred Freiberger utilizó un sistema de 'guión doble' donde dos unidades de producción filmaban dos episodios simultáneamente, con Landau y Bain asumiendo cada uno el papel principal en un episodio y un papel menor en el otro.

En lugar de utilizar costosos efectos de pantalla azul como en Star Trek, el director de efectos Brian Johnson y su equipo filmaron naves espaciales y planetas contra fondos negros con la cámara rebobinada para cada elemento, manteniendo todo en el negativo original siempre que los elementos no se superpusieran.

La partitura de la primera serie fue compuesta principalmente por el colaborador de Anderson de larga trayectoria Barry Gray en lo que fueron sus últimas composiciones para una producción de Anderson, mientras que una pieza de sitar única para 'The Troubled Spirit' fue interpretada por Big Jim Sullivan.

Para la segunda serie, el estetoscopio de Helena Russell fue reemplazado por un escáner médico multifuncional que emitía un sonido deliberadamente similar al tricorder del Dr. McCoy de Star Trek.

Isaac Asimov criticó públicamente la precisión científica de la premisa de la serie, argumentando que ninguna explosión podría ser lo suficientemente poderosa como para sacar la Luna de la órbita terrestre sin destruirla.