Da bambino, Alfonso Cuarón era affascinato dai programmi spaziali e sognava di diventare astronauta; aveva sette anni quando l'Apollo 11 allunò nel 1969 e rimase profondamente colpito da Neil Armstrong.
Il progetto nacque dopo che nel 2008 i finanziamenti per un film precedente di Cuarón, 'A Boy and His Shoe', vennero a mancare: lui e suo figlio Jonás scrissero la prima bozza di quella che sarebbe diventata Gravity in sole tre settimane.
Cuarón tentò inizialmente di sviluppare il film alla Universal Pictures, dove rimase bloccato in una lunga fase di stallo produttivo, prima che i diritti passassero alla Warner Bros. grazie all'intervento di Jeff Robinov.
Nel 2014 la scrittrice Tess Gerritsen fece causa alla Warner Bros. per violazione di contratto, sostenendo che Gravity fosse un adattamento del suo romanzo omonimo del 1999; la causa fu respinta due volte nel 2015.
Angelina Jolie fu in trattativa nel 2010 per il ruolo femminile principale, ma dovette rinunciare a causa di conflitti di programmazione con altri progetti, lasciando la Warner Bros. dubbiosa sulla realizzazione del film.
Natalie Portman ricevette un'offerta per il ruolo senza dover fare un provino, ma la rifiutò dopo aver annunciato la sua prima gravidanza; anche Marion Cotillard, incinta all'epoca, fu tra le attrici considerate.
Tra le altre attrici prese in considerazione per il ruolo di Ryan Stone figuravano Naomi Watts, Carey Mulligan, Scarlett Johansson, Sienna Miller, Rebecca Hall, Blake Lively e Olivia Wilde, prima che il ruolo andasse a Sandra Bullock nell'ottobre 2010.
Sandra Bullock accettò il ruolo solo dopo che Cuarón le assicurò che avrebbe potuto continuare a passare tempo con il figlio appena adottato durante le riprese; fu scritturata pochi mesi dopo aver finalizzato il divorzio da Jesse James.
Robert Downey Jr. era stato inizialmente scelto per il ruolo maschile principale, ma lasciò il progetto nel novembre 2010 per un altro film; George Clooney lo sostituì nel dicembre dello stesso anno.
Per gran parte delle sue scene, Sandra Bullock veniva posizionata dentro un grande rig meccanico chiamato 'lightbox', dotato di migliaia di luci LED per simulare lo spazio, restando all'interno anche per 10 ore al giorno comunicando tramite auricolare.
La costumista Jany Temime dovette riprogettare le tute spaziali del film per farle aprire sul davanti, cosa impossibile nella realtà, per permettere a Bullock di entrare e uscire dal costume.
La produzione durò quattro anni e mezzo, molto più del previsto, perché le riprese richiedevano una pianificazione avanzata dei bracci robotici automobilistici usati per muovere Bullock nelle scene interne della stazione spaziale.
La scena finale, ambientata sulla Terra, fu girata con una cinepresa Arri 765 su pellicola 65mm per creare un contrasto visivo rispetto al resto del film, girato in digitale.
La scena dell'atterraggio fu girata al Lake Powell, in Arizona, lo stesso luogo dove venne girata la celebre scena finale de 'Il pianeta delle scimmie' (1968).
Il primo trailer del film conteneva esplosioni udibili, ma queste furono rimosse dal montaggio finale perché, come sottolineato da Cuarón, nello spazio non c'è suono.
Per simulare l'illuminazione realistica dello spazio fu costruito un sistema di illuminazione con 1,8 milioni di luci LED controllate singolarmente; questo dispositivo, chiamato 'lightbox', fu nominato una delle migliori invenzioni del 2013 dal Time.
Circa l'80% del film è composto da elementi generati al computer, una percentuale superiore rispetto ad Avatar di James Cameron (60%); nella maggior parte delle inquadrature l'unico elemento reale ripreso dalla telecamera erano i volti degli attori.
La società di effetti visivi Framestore impiegò più di tre anni per realizzare la maggior parte degli effetti speciali del film, che riguardano oltre 80 dei 91 minuti di durata.
Durante le proiezioni test agli spettatori, effettuate con animazioni grezze prima del completamento degli effetti speciali, il pubblico chiese l'inserimento di mostri o alieni, richiesta che Cuarón rifiutò categoricamente.
Nella maggior parte dei trailer ufficiali del film venne utilizzato il brano 'Spiegel im Spiegel', composto dal compositore estone Arvo Pärt nel 1978.
Alcuni critici hanno notato che la scelta di Ed Harris per la voce del Controllo Missione è un riferimento al film Apollo 13, in cui l'attore interpretava un ruolo simile.
L'ex astronauta Chris Hadfield criticò la rappresentazione del personaggio di Bullock, ritenendola poco realistica nella gestione del panico, mentre l'astronauta Michael J. Massimino elogiò l'accuratezza dei dettagli tecnici, come un taccapiani utilizzato realmente durante le missioni Hubble e riprodotto identico nel film.
Gravity vinse un totale di sette premi Oscar su dieci candidature, diventando il film più premiato agli Oscar del decennio 2010, secondo solo a Cabaret (1972) tra i film che hanno vinto più premi senza aggiudicarsi il premio per il miglior film.
