Le film pose comme postulat que le roman de Jules Verne n'est pas une œuvre de fiction mais le récit authentique de l'aventure vécue par Otto Lidenbrock, son neveu Axel et leur guide Hans, que Lidenbrock aurait racontée à Verne. Cette astuce scénaristique permet au réalisateur de s'affranchir d'une adaptation littérale tout en restant fidèle à l'esprit du roman.

Le projet a été annoncé dès septembre 2001 par Walden Media, avec Eric Brevig engagé pour réaliser une adaptation du roman de Jules Verne, mais le tournage n'a véritablement commencé qu'en 2006.

Le personnage de Sean, interprété par Josh Hutcherson, porte le nom du professeur et biologiste de la conservation Dr. Sean Anderson en hommage.

Le personnage islandais de Hannah remplace celui de Hans, le guide masculin du roman original, transformant ainsi le compagnon de route en un intérêt amoureux pour le personnage principal.

Le film utilise pour son tournage stéréoscopique la caméra 3-D Fusion développée par Vince Pace et James Cameron pour Avatar, ce qui en fait le tout premier long métrage à bénéficier de cette technologie, avant même Avatar.

Contrairement aux lunettes anaglyphes classiques rouge et cyan, celles fournies avec les éditions DVD et Blu-ray du film utilisent des filtres de couleur magenta et vert.

Les effets visuels par ordinateur ont été réalisés par la société canadienne Meteor Studios, qui a fait faillite juste après avoir terminé le travail sur le film, laissant employés et freelances impayés après avoir reporté leurs salaires pendant trois mois ; un procès et l'intervention directe de Brendan Fraser ont permis un règlement à hauteur de 70 % des sommes dues.

Le film a servi de vitrine pour lancer le format de cinéma 4DX, avec une salle spécialement conçue à Séoul en Corée du Sud proposant sièges inclinables, vent, jets d'eau, éclairs lumineux, brouillard et effets olfactifs pour accompagner la projection.

Bien que le film s'inspire du roman de Verne, il ne fait aucune mention d'Arne Saknussemm, le scientifique du XVIe siècle qui déclenche l'aventure dans le roman original, et transpose l'ascension finale du Stromboli vers le Vésuve.