David Lynch ha firmato un accordo con il distributore francese CIBY 2000 poco prima dell'annullamento della serie, e in questo contesto ha proposto di realizzare un film Twin Peaks, che lui stesso ha descritto come « il mio regalo crostata di ciliegie per i fan della serie - ma avvolto in filo spinato ».

Il co-creatore della serie Mark Frost, accreditato come produttore esecutivo, non ha partecipato al film perché desiderava un seguito mentre Lynch voleva un prequel; Frost ha finito per abbandonare il progetto, sostituito nella sceneggiatura da Robert Engels.

Kyle MacLachlan ha minacciato di ritirarsi dal film, ritardando le riprese di un mese; ha finalmente accettato di tornare solo a condizione di girare solo cinque giorni, il che ha costretto Lynch e Engels a riscrivere tutto il primo atto.

Per compensare la riduzione del ruolo di Dale Cooper, Lynch ha reclutato Chris Isaak, cantante di cui aveva già utilizzato i brani in Blue Velvet e Wild at Heart, per interpretare l'agente Chester Desmond.

Il ruolo di Donna Hayward è stato affidato a Moira Kelly al posto di Lara Flynn Boyle; secondo una biografia del 1997, Boyle avrebbe rifiutato di tornare perché riteneva il trattamento dei personaggi femminili da parte di Lynch misogino.

Richard Beymer (Benjamin Horne) ha rifiutato di riprendere il suo ruolo dopo aver letto una scena in cui il suo personaggio offre cocaina a Laura Palmer in cambio di un bacio, ritenendo che lo riducesse a « un semplice spacciatore di coca ».

Le riprese sono durate due mesi a partire dal 5 settembre 1991, con quattro settimane nello Stato di Washington e poi un mese nella regione di Los Angeles; la scena della morte di Laura, inizialmente prevista a Seattle, ha dovuto essere girata su un set a Los Angeles nell'ultimo giorno di riprese.

David Bowie ha girato le sue scene in soli quattro o cinque giorni perché la sua band Tin Machine doveva provare per un tour; scontento del suo accento del Sud, ha chiesto a Lynch e Frost di doppiare le sue battute quando sono state riutilizzate in Twin Peaks: The Return.

David Lynch ha sofferto di un'ernia durante tutte le riprese, un infortunio occorso mentre rideva troppo forte per una battuta del compositore Angelo Badalamenti.

Il film è stato copiosamente fischiato durante la sua presentazione in concorso al Festival di Cannes 1992, e Quentin Tarantino ha dichiarato dopo la proiezione che non aveva più voglia di vedere un film di Lynch per molto tempo.

Il film è stato un fiasco commerciale schiacciante in Nord America (4,2 milioni di dollari per una soglia di redditività stimata a 15 milioni), ma ha avuto più successo in Giappone, dove è uscito per primo col titolo Twin Peaks: The Last Seven Days of Laura Palmer, e in Francia.

A lungo criticato, il film ha subito una major rivalutazione critica nel XXI secolo: nel 2019, il British Film Institute lo ha classificato come il quarto miglior film degli anni Novanta.

Nel 2014, più di 90 minuti di scene tagliate sono state compilate in un film intitolato Twin Peaks: The Missing Pieces, dopo anni di blocchi legati ai diritti e disaccordi finanziari tra Lynch e i distributori.