Un progetto di serie TV sugli Eternals per ABC era stato sviluppato già nel 2015 con lo sceneggiatore John Ridley, ma non andò mai avanti.

Chloé Zhao si propose lei stessa a Marvel Studios per dirigere il film, dopo essere stata anche in lizza per Black Widow, colpendo Kevin Feige con una presentazione ricca di riferimenti visivi.

Zhao ha iniziato a scrivere la sceneggiatura di Eternals durante le riprese del suo film Nomadland, citando come ispirazioni Terrence Malick, la serie Ancient Aliens, i videogiochi Final Fantasy e il libro Sapiens di Yuval Noah Harari.

Gemma Chan aveva già interpretato Minn-Erva in Captain Marvel, personaggio morto nel film; nonostante ciò fu poi scelta per il ruolo completamente diverso di Sersi, considerato il più difficile da assegnare per il film.

Kumail Nanjiani si è sottoposto a un intenso allenamento fisico per interpretare Kingo, volendo creare un supereroe sudasiatico con un fisico paragonabile a quello di Superman o Thor.

Salma Hayek ha accettato il ruolo di Ajak, che nei fumetti era un personaggio maschile, reso femminile per il film; l'attrice era inizialmente esitante a lavorare con Marvel pensando le avrebbero offerto solo un ruolo secondario da 'nonna'.

Durante le riprese alle Isole Canarie, cast e troupe, tra cui Angelina Jolie e Richard Madden, dovettero essere evacuati da un set sull'isola di Fuerteventura dopo il ritrovamento di un ordigno esplosivo, probabilmente un residuo bellico nazista.

Il film è stato girato con il titolo di lavorazione 'Sack Lunch' e utilizzava molte location reali e luce naturale invece di studi e schermi blu, uno stile insolito per un film Marvel.

Nella scena post-crediti, Mahershala Ali presta la voce a Blade in un cameo non accreditato, in vista del suo film da protagonista sul personaggio.

Una scena post-crediti con la wrestler Becky Lynch, pensata per introdurre un futuro progetto, fu tagliata perché ritenuta 'troppo cupa'.

Eternals è stato il primo film del Marvel Cinematic Universe a ricevere recensioni non generalmente positive, diventando il primo capitolo classificato come 'rotten' su Rotten Tomatoes.

Il film non è stato distribuito in diversi paesi del Golfo a causa della rappresentazione di una coppia gay; Angelina Jolie ha criticato pubblicamente questa censura, elogiando Marvel per essersi rifiutata di tagliare le scene.