Dario Argento a eu l'idée du film après avoir entendu un fait divers radiophonique relatant une affaire de meurtre résolue grâce à l'étude des insectes présents sur le cadavre.
Argento a déclaré considérer le film comme un défi personnel lancé au cinéma américain, et imaginait l'histoire se déroulant dans un monde où le nazisme aurait triomphé pendant la Seconde Guerre mondiale.
À l'origine, Argento voulait présenter le personnage de Jennifer Connelly comme la fille d'Al Pacino et inclure des photos et vidéos de l'acteur dans le film, mais Pacino a refusé, n'appréciant pas qu'on raconte l'histoire d'une fille qu'il n'a pas.
Argento a repéré Jennifer Connelly grâce à son rôle dans Il était une fois en Amérique de Sergio Leone, réalisateur avec qui il avait collaboré sur le scénario d'Il était une fois dans l'Ouest.
Le chimpanzé Tanga, qui avait déjà tourné dans Bingo Bongo, s'est montré difficile à diriger ; lors de la scène finale, c'est en réalité sa propre main qui frappe Daria Nicolodi avec le rasoir, le blessant réellement malgré l'objet émoussé, avant qu'il ne morde Jennifer Connelly et lui arrache un morceau de doigt.
Jennifer Connelly a raconté que le chimpanzé Tanga est resté agressif envers elle après l'incident, obligeant l'équipe à recourir à une doublure pour certaines scènes ; l'animal s'est aussi échappé pendant un tournage en extérieur et n'est revenu que trois jours plus tard, attiré par des gardes forestiers avec de la nourriture.
Le budget du film a dépassé les six milliards de lires, en grande partie à cause des insectes et arachnides utilisés : des araignées (dont des veuves noires) et des scorpions ont été importés d'Afrique, tandis que mouches, sauterelles et guêpes ont été élevées dans divers quartiers de Rome.
Pour la scène où Jennifer suit une mouche, Argento a utilisé une vraie mouche tenue en laisse par un fil de nylon, une astuce dont il se souvenait depuis son enfance.
Pour les scènes d'essaims, le spécialiste des effets spéciaux Sergio Stivaletti a superimposé des images ralenties de grains de café flottant dans un aquarium ; il avait aussi créé une luciole mécanique pour les gros plans, mais Argento l'a rejetée.
Pour le personnage du fils de Frau Brückner, Stivaletti s'est inspiré de photographies de personnes atteintes du syndrome de Patau ; l'acteur Davide Marotta a dû subir un moulage complet de sa tête et être recouvert de glucose avant qu'environ 40 millions d'insectes soient lâchés sur lui pour sa scène de mort.
La musique originale a été composée par le groupe Goblin, avec deux morceaux réutilisés de leur bande originale de Zombie (Dawn of the Dead), audibles brièvement lorsque le personnage de Sophie regarde la télévision.
Contrairement aux précédents films d'Argento, la bande originale de Phenomena inclut des morceaux de heavy metal et de rock gothique d'artistes comme Iron Maiden, Motörhead, Bill Wyman et Sex Gang Children.
Selon le critique Olivier Père, une scène du film est calquée sur l'introduction du film La Malédiction des hommes-chats (1944) produit par Val Lewton, et le plan de la révélation finale de Ne vous retournez pas (1973) de Nicolas Roeg est repris tel quel dans Phenomena.
Sorti aux États-Unis sous le titre Creepers par New Line Cinema, le film a été amputé de plus de 20 minutes, avec des scènes entièrement coupées, réordonnées et l'ajout de transitions musicales, ainsi que la suppression du morceau « Locomotive » de Motörhead.
Daria Nicolodi a désavoué le film après sa sortie, le qualifiant de « réactionnaire » en raison de sa représentation des personnes handicapées, et avait déclaré ne plus vouloir travailler avec son mari Dario Argento, avant de finalement retourner avec lui sur Opéra deux ans plus tard.
Le développeur de jeux vidéo japonais Hifumi Kono s'est inspiré de nombreuses idées de Phenomena pour créer son jeu Clock Tower en 1995, dont l'héroïne se prénomme également Jennifer et lui ressemble fortement.
En octobre 2022, il a été annoncé qu'une suite se déroulant à l'époque moderne était en préparation conjointement par Titanus et le studio américain The Exchange, avec un réalisateur et un casting américains.
