Tim Haines, créateur de la série documentaire Walking with Dinosaurs, a eu l'idée de Primeval au début des années 2000 en cherchant à réutiliser la technologie de cette série pour une fiction, d'abord sous le titre de travail Cutter's Bestiary.

Le projet était initialement destiné à la BBC, mais celle-ci l'a refusé en 2005, jugeant le concept trop proche du Doctor Who nouvellement relancé par Russell T Davies ; Haines et Hodges se sont alors tournés vers ITV, qui a accepté le projet notamment dans l'espoir de concurrencer le succès de Doctor Who.

Parmi les inspirations revendiquées par Haines figurent les vieux films de science-fiction de Ray Harryhausen, le concept des lignées fantômes fossiles, ainsi que Jurassic Park et King Kong.

Douglas Henshall a été personnellement approché par Hodges et Haines pour incarner Nick Cutter, alors que les autres acteurs ont été recrutés via des auditions classiques.

Douglas Henshall a quitté la série pendant la troisième saison, estimant que le programme s'était 'simplifié dans ses ambitions', ce qui a nécessité une réécriture importante de l'intrigue et son remplacement par le personnage de Danny Quinn, interprété par Jason Flemyng.

La série a été tournée notamment aux Îles Canaries (La Palma, Fuerteventura, Gran Canaria), à la prison de Kilmainham à Dublin et à Londres.

Le titre de la série s'orthographiait initialement 'Primaeval' durant la production de la première saison.

Les effets visuels des trois premières saisons ont été réalisés par Framestore, chaque épisode nécessitant environ treize semaines de travail (huit d'animation, six de composition et trois d'éclairage), avec une équipe d'environ 60 personnes, soit à peu près autant que l'équipe de tournage elle-même.

Le design final des anomalies temporelles, décrit initialement par Hodges simplement comme 'scintillant dans l'air', a été conçu par Haines et l'équipe d'effets sous une forme de verre brisé, symbolisant une version fragmentée du monde de l'autre côté.

Le compositeur Dominik Scherrer a créé une musique hybride entre électronique et orchestre traditionnel pour les trois premières saisons, composant parfois les thèmes des créatures à partir de simples croquis ou descriptions avant que leur apparence finale ne soit arrêtée.

Le personnage de Gorgonops a été volontairement modifié par rapport à la réalité scientifique en lui donnant quatre canines sabre au lieu de deux, illustrant le choix assumé de la production de privilégier l'aspect spectaculaire à l'exactitude paléontologique.

Russell T Davies, créateur de Torchwood et scénariste en chef de Doctor Who, a critiqué en 2007 le manque de diversité ethnique du casting de Primeval, une remarque qui a suscité des critiques en retour car lui-même venait tout juste d'introduire Freema Agyeman comme première compagne non blanche de Doctor Who.

Hannah Spearritt a révélé que les nombreuses scènes où son personnage Abby apparaissait en sous-vêtements avaient été tournées en une seule fois puis réparties tout au long de la première saison, ce qui a surpris à la fois l'actrice et les producteurs une fois la saison montée ; ce type de scène a disparu des saisons suivantes.

Une adaptation cinématographique américaine par Warner Bros. a été annoncée en 2009, prévue pour se dérouler aux États-Unis avec de nouveaux personnages et une mythologie propre, mais le scénario n'a jamais été finalisé et le film n'a jamais vu le jour.

Un spin-off canadien, Primeval: New World, a été tourné à Vancouver et diffusé en 2013, mais a été annulé après une seule saison de treize épisodes en raison de mauvaises audiences.