David Geffen, titolare dei diritti cinematografici e cofinanziatore del musical di Broadway originale, rifiutò molte offerte per adattare Dreamgirls per decenni, citando la necessità di preservare l'integrità del lavoro del regista di scena Michael Bennett dopo la morte di Bennett nel 1987.

Un precedente tentativo di adattamento del 1987 era pianificato come vetrina per Whitney Houston nel ruolo di Deena, ma crollò quando Houston volle cantare sia le canzoni di Deena che quelle di Effie e il paroliere Howard Ashman morì nel 1991.

Alla fine degli anni Novanta, Warner Bros. e il regista Joel Schumacher pianificarono una versione con Lauryn Hill nei panni di Deena e Kelly Price nei panni di Effie, ma il progetto fu accantonato dopo che il biopic su Frankie Lymon dello studio floppò al botteghino.

L'opportunità di Bill Condon di scrivere e dirigere Dreamgirls arrivò dopo il successo della sua sceneggiatura per Chicago; presentò il suo progetto da lungo tempo sognato al produttore Laurence Mark a una festa natalizia di Hollywood nel 2002, e la coppia convinse David Geffen a cena a finanziarlo.

Jamie Foxx rifiutò inizialmente il ruolo di Curtis Taylor Jr. per questioni di compenso, ma ripensò e accettò l'offerta inferiore di DreamWorks una volta che seppe che Beyoncé Knowles ed Eddie Murphy avevano firmato.

La stella dell'R&B Usher era originariamente stato scelto per il ruolo di C.C. White ma dovette ritirarsi perché non poteva dedicare sei mesi al progetto; André 3000 degli Outkast rifiutò il ruolo prima che andasse a Keith Robinson.

Un totale di 783 attrici cantanti audizionarono per il ruolo di Effie White, tra cui Fantasia Barrino, Raven-Symoné, Capathia Jenkins e Patina Miller, prima che Jennifer Hudson vincesse il ruolo nel suo debutto cinematografico.

Jennifer Hudson guadagnò venti chili per il ruolo di Effie, e il regista Bill Condon ammise di non essere stato inizialmente fiducioso della sua scelta di casting fino a quando molteplici audizioni non lo convinsero che nessuna delle altre attrici si adattava altrettanto bene.

Per preparare Jennifer Hudson alla persona da diva di Effie, Bill Condon tenne una settimana di prove uno-a-uno in cui le fece recitare in modo scortese e mostrarsi in ritardo sia durante che fuori dal set.

Beyoncé Knowles perse venti chili usando la dieta del 'Master Cleanse' a base di acqua, limoni, sciroppo d'acero e pepe di Cayenna per dare alla versione più anziana degli anni Settanta di Deena Jones un aspetto diverso, quindi recuperò il peso dopo la fine delle riprese.

Le riprese terminarono nelle prime ore dell'8 aprile 2006, dopo che quattro giorni furono dedicati alle riprese di 'And I Am Telling You I'm Not Going' di Jennifer Hudson, una scena originariamente pianificata per un solo giorno ma estesa perché la voce di Hudson si stancava dopo quattro ore, rendendo impossibile fare un lip-sync convincente.

Anika Noni Rose, alta 5'2", dovette indossare e ballare in tacchi da quattro e cinque pollici per gran parte del film per corrispondere all'altezza dei suoi compagni di cast, cosa che in seguito disse le causò disagio.

Quattro nuove canzoni furono scritte per il film dal compositore di scena originale Henry Krieger con nuovi parolieri, poiché il paroliere originale Tom Eyen era morto nel 1991; Beyoncé stessa coautrice di musica aggiuntiva per la canzone 'Listen'.

Dopo reazioni negative del pubblico durante le anteprime estive del 2006, vari minuti di materiale musicale furono tagliati, incluso l'intero numero 'Effie, Sing My Song', che fu sostituito con una versione di dialogo parlato.

Il film include numerosi riferimenti diretti alla storia di Motown, come un album di spoken-word di Martin Luther King Jr. che rispecchia un rilascio Motown effettivo del 1963, e copertine di album Dreams che sono riprogettazioni quasi esatte di vera arte dell'album dei Supremes.

Smokey Robinson criticò pubblicamente il ritratto del personaggio di Curtis ispirato a Berry Gordy come villano e corrotto, spingendo DreamWorks e Paramount a emettere un'apologia formale a Gordy e ad altri alunni di Motown poco prima della cerimonia degli Oscar del 2007.

Dreamgirls ricevette otto nomination ai Golden Globe ma fu notevolmente escluso da Miglior film e Miglior regista, rendendolo il primo film nella storia degli Oscar a guidare le nomination dell'anno senza una nomina per Miglior film.

Jennifer Holliday, che ha originato il ruolo di Effie a Broadway, ha espresso pubblicamente delusione per non essere stata coinvolta nel film, e si è opposta al suo registrazione originale del 1982 di 'And I Am Telling You I'm Not Going' utilizzata in un primo trailer teaser.