Edward Neumeier a eu l'idée de RoboCop alors qu'il travaillait officieusement sur le tournage de Blade Runner (1982), en s'imaginant un policier entièrement mécanique redécouvrant une intelligence humaine.
Neumeier a rencontré Michael Miner grâce à une vidéo d'étudiant que celui-ci avait réalisée sur un thème robotique, et les deux ont fusionné leurs idées respectives pour écrire le scénario ensemble, la nuit et le week-end en plus de leurs emplois réguliers.
La mort précoce du personnage principal a été inspirée par Psycho (1960), et la scène où ED-209 dysfonctionne dans la salle du conseil provient d'une rêverie de bureau de Neumeier imaginant un robot faisant irruption dans une réunion pour tuer tout le monde.
Le personnage du 'Old Man' a été inspiré par Lew Wasserman, PDG de MCA Inc., que Neumeier considérait comme une personnalité puissante et intimidante.
Paul Verhoeven a d'abord rejeté le scénario à deux reprises, ne comprenant pas sa dimension satirique en raison de sa maîtrise imparfaite de l'anglais, avant que sa femme Martine ne le convainque de son intérêt en lui faisant remarquer qu'il avait manqué l'âme de l'histoire sur la perte d'identité.
Arnold Schwarzenegger était le favori du studio Orion pour le rôle de Murphy/RoboCop, mais les acteurs trop imposants physiquement, comme lui, furent jugés peu crédibles dans le costume, au risque de ressembler au bonhomme Michelin.
Peter Weller a obtenu le rôle notamment parce qu'il était le seul acteur véritablement motivé pour le film et acceptait un salaire modeste ; Verhoeven a dit l'avoir engagé car 'son menton était très bien'.
Stephanie Zimbalist devait initialement jouer Anne Lewis mais a dû se désister pour des raisons contractuelles liées à la série Remington Steele, remplacée par Nancy Allen dont la longue chevelure blonde a été coupée à huit reprises pour éviter toute sexualisation du personnage.
Kurtwood Smith, qui interprète Clarence Boddicker, portait des lunettes pour rappeler le dignitaire nazi Heinrich Himmler, une référence dont l'acteur n'avait pas conscience durant le tournage.
Peter Weller a été renvoyé temporairement par Verhoeven après des tensions liées à l'inconfort du costume de RoboCop, et Lance Henriksen a été envisagé pour le remplacer avant que Weller ne soit convaincu de revenir, le costume ayant été conçu sur mesure pour lui.
Le tournage a eu lieu principalement à Dallas sous une chaleur de 32 à 46°C, faisant transpirer Weller jusqu'à 1,4 kg par jour dans son costume, tandis que Detroit fut écartée comme lieu de tournage pour son architecture trop ancienne et ses coûts de production plus élevés en tant que ville syndiquée.
Kurtwood Smith a lui-même improvisé certaines excentricités de son personnage, comme coller un chewing-gum sur le bureau d'une secrétaire ou cracher du sang sur le comptoir du poste de police, idées immédiatement adoptées par Verhoeven.
Lors d'une scène de destruction de vitrines dans le quartier de Deep Ellum, une explosion s'est révélée plus forte que prévu, forçant Kurtwood Smith à retirer son manteau en feu ; les acteurs impliqués ont reçu 400 dollars supplémentaires de prime de cascade.
Pour la scène de la mort de Murphy, une réplique articulée détaillée du haut du corps de Peter Weller a été fabriquée, avec un moulage du visage en latex mousse posé sur un crâne en fibre de verre contenant du sang et une charge explosive synchronisée avec la détente de l'arme de Smith.
L'apparence fondante du personnage d'Emil s'est inspirée du film The Incredible Melting Man (1977), et son corps liquéfié final était en réalité composé de poulet cru, de soupe et de sauce.
Le robot ED-209, mesurant 2,1 mètres et pesant jusqu'à 230 kg, n'a volontairement pas reçu d'yeux car les concepteurs pensaient que cela le rendrait trop sympathique ; sa démarche a été conçue comme si l'engin allait constamment tomber avant de se rattraper, et son rugissement provient d'un cri de léopard.
La voix d'ED-209 devait être temporaire, fournie par le producteur Jon Davison le temps de trouver un acteur, mais elle a finalement été conservée telle quelle dans le film final.
Le film a été refusé la classification R par la MPAA et a d'abord reçu la classification X très restrictive, nécessitant plusieurs raccourcissements de scènes violentes avant d'obtenir finalement le rating recherché.
Le réalisateur Paul Verhoeven fait une brève apparition en tant que client dansant dans une boîte de nuit, et le réalisateur John Landis apparaît dans une publicité fictive à l'intérieur du film.
