New Line Cinema acquistò i diritti della trilogia His Dark Materials di Philip Pullman nel febbraio 2002, subito dopo il successo de Il Signore degli Anelli - La Compagnia dell'Anello.
Tom Stoppard fu incaricato di scrivere la prima sceneggiatura nel 2003, ma fu poi scartata; anche registi come Brett Ratner e Sam Mendes furono in trattative prima che Chris Weitz ottenesse l'incarico presentando un trattamento non richiesto di 40 pagine.
Chris Weitz si dimise dalla regia nel dicembre 2004 dopo essere stato criticato per aver dichiarato che gli attacchi del romanzo contro la religione organizzata sarebbero stati ammorbiditi nel film.
Il regista Anand Tucker subentrò a Weitz nell'agosto 2005, ma si dimise nel maggio 2006 per divergenze creative con New Line, che voleva un film più spettacolare di quanto Tucker avesse in mente; Weitz tornò alla regia dopo una lettera personale di Pullman che lo convinse a riconsiderare.
Nicole Kidman era la scelta preferita di Philip Pullman per il ruolo di Marisa Coulter già dieci anni prima della produzione, ma inizialmente rifiutò perché non voleva interpretare una cattiva, accettando solo dopo aver ricevuto una lettera personale dell'autore.
Paul Bettany era in trattative per interpretare Lord Asriel prima che il ruolo venisse assegnato a Daniel Craig.
L'attore Nonso Anozie era stato inizialmente scelto per doppiare l'orso Iorek Byrnison e aveva già registrato le battute, ma fu sostituito da Ian McKellen in una fase avanzata perché New Line voleva un nome più celebre per il ruolo, contro la volontà del regista Weitz.
La voce di Pantalaimon fu affidata a Freddie Highmore invece che a un attore più adulto come inizialmente previsto, per rendere più intimo il rapporto tra Lyra e il suo daimon e sottolineare il contrasto con le relazioni di Lyra con figure maschili più anziane.
Il nome del personaggio Ragnar Sturlusson era Iofur Raknison nel romanzo, ma fu cambiato nel film per evitare confusione con Iorek; nella versione tedesca del film, tuttavia, i dialoghi mantengono il nome originale mentre i sottotitoli riflettono il cambiamento.
Le riprese principali iniziarono il 4 settembre 2006 agli Shepperton Studios e proseguirono per diversi mesi, con location aggiuntive in Inghilterra, Svizzera e Norvegia, incluse l'Old Royal Naval College di Greenwich, Chiswick House e vari college di Oxford.
Gli effetti speciali furono realizzati da diversi studi: Rhythm & Hues Studios creò i daimon principali, Framestore CFC creò tutti gli orsi e la società britannica Cinesite creò i daimon secondari.
Le sceneggiature complete di Stoppard e Weitz erano molto più lunghe della versione finale del film; lo studio scelse una durata di meno di due ore per massimizzare gli incassi, tagliando scene come la festa londinese della signora Coulter.
Il finale del romanzo, corrispondente agli ultimi tre capitoli di Northern Lights, fu spostato nel possibile sequel The Subtle Knife per creare un finale più positivo, a causa di forti pressioni di marketing per un lieto fine; Weitz definì poi l'esperienza di rimontaggio da parte di New Line 'terribile'.
Sebbene nel romanzo Mrs Coulter abbia i capelli neri, Pullman commentò la scelta di affidare il ruolo alla bionda Nicole Kidman dicendo di essersi sbagliato sul personaggio: 'È bionda. Deve esserlo.'
La Catholic League chiese un boicottaggio del film prima della sua uscita, sperando che fallisse al botteghino e che i libri di Pullman vendessero poco; il quotidiano vaticano L'Osservatore Romano pubblicò poi un editoriale che definiva il film privo di religiosità.
Il film vinse l'Oscar per i Migliori Effetti Speciali nel 2008, battendo a sorpresa Transformers di Michael Bay, che era considerato il favorito dopo aver vinto numerosi premi VES in precedenza.
A causa del deludente incasso nordamericano e della crisi economica globale, i due sequel previsti (basati su The Subtle Knife e The Amber Spyglass) furono definitivamente abbandonati; l'attore Sam Elliott ha attribuito la cancellazione alle critiche della Chiesa Cattolica.
La colonna sonora fu composta dal musicista francese Alexandre Desplat, mentre la cantante britannica Kate Bush scrisse ed eseguì la canzone 'Lyra', trasmessa sui titoli di coda del film.
