Оливия Уайлд, Нуми Рапас, Кейт Мара, Ольга Куриленко, Мэри Элизабет Уинстэд и Брит Марлинг проходили прослушивание на роль Юлии. Джессика Честейн также рассматривалась на эту роль, но отказалась из-за несогласованности графиков съемок, и в итоге роль отошла Куриленко.

Дайан Крюгер, Хейли Этвелл и Кейт Бекинсейл рассматривались на роль Виктории.

Съемка проводилась с помощью недавно разработанной камеры Sony CineAlta F65.

Первоначально этот проект представлял собой восьмистраничный сценарий, написанный Джозефом Косински и в 2007 году превращенный в роман-комикс. В итоге его выпуск был отложен до момента выхода фильма.

Большая часть съёмок открытых пространств, над которыми летает Джек, осуществлялась в Исландии.

Косински рассказал, как снимали жилище героев Тома Круза и Андреи Райзборо — «Небесная башня»: «Я не хотел делать фильм с избытком синего экрана. Так что мы нашли способ модернизировать метод фронт-проекции, которым пользовался Кубрик в «2001: Космическая одиссея» (1968). Он проецировал фотографию высокого разрешения на всю площадку и снимал всё так, чтобы казалось, что изображённое на этом фото располагалось снаружи. И мы сделали то же самое».

Специально для фильма группа операторов отправилась на вершину вулкана Халеакала на острове Мауи и там с помощью трёх камер Sony F65, снимали атмосферные явления, закаты и рассветы. Затем получившиеся съёмки комбинировали вместе, так что в итоге получились 40 минут 26-мегапиксельных видео. Они были разрезаны на 10 отдельных клипов — в зависимости от времени дня и ночи, погодных условий и так далее. В итоге были заготовлены 130 четырёхминутных клипов для каждой сцены, описанной в сценарии. А затем эти виды были просто спроецированы на стены павильона, в котором располагается «Небесная башня», с помощью 21 проектора.

Во время съемок сцен в «Небесной башне» удалось избежать сразу нескольких проблем, которые возникли бы при использовании синих экранов. Во-первых, съёмки осуществлялись в «натуральном» освещении, проекция на экран была достаточно яркой, чтобы обеспечивать нужные оттенки на всей площадке и на лицах актёров; во-вторых, на этапе цветокоррекции не понадобилось убирать лишнюю «синеву», которую давал бы синий экран (особенно в таких количествах); ну, а в-третьих, актёры видели (почти) то же самое, что потом видели зрители, что значительно упрощало им задачу.

Модель летательного аппарата, которым пользуется герой Тома Круза (Bubbleship), была построена в полном размере. Она представляет собой гибрид вертолёта и реактивного истребителя. По словам Косински, ему хотелось показать в фильме «чистые, передовые технологии», а не типичные для постапокалиптики ржавые устройства, которые вот-вот развалятся. Непосредственным изготовителем модели стала компания WildFactory, специализирующаяся на промышленном концепт-дизайне (именно WildFactory делали модели мотоциклов для фильма «Трон: Наследие» (2010)). Модель «Bubbleship» была изготовлена в основном из алюминия, имеет длину 25 футов (7,6 метров) и весит около двух тонн. У этой модели было множество подвижных частей: поворачивающиеся двигатели, открывающиеся двери и т.д. При съёмках сцен с полётами использовалась вращающаяся кабина, где актёрам не раз и не два пришлось повисеть вверх ногами.

Фильм снимался с разрешением в 4k, однако в результате был выпущен на экране в разрешении 2k. Департаменту визуальных эффектов просто не хватило времени на то, чтобы сделать все нужные сцены в 4k. Для этого им понадобились бы ещё полтора месяца, а срок премьеры передвинуть было невозможно.

Ольга Куриленко предлагала сделать её персонажа француженкой, а не русской.

Декорации почти точь-в-точь повторяли здание настоящей Нью-Йоркской библиотеки, находящейся на пересечении 42-й улицы и Пятой авеню. Общая площадь постройки составляла 2861 квадратный метр.

Чистое небо вокруг башни формировали 20 проекторов, работающих в формате HD и демонстрирующих 34 независимых видеоролика. Изображение было разложено на 19 независимых слоев. Экраны получились 12 метров в высоту и более 150 метров в длину.

Старая консервная банка с проросшим цветком была создана по специальному заказу Косински. Вдохновением для этого цветка послужило растение, которое режиссер случайно увидел во время одного из скаутских турне по Исландии.

Среди выживших произведений искусства показываются «Колокол свободы», а также некоторые картины Клода Моне и Эндрю Уайета ("Мир Кристины").

Футбольное поле было создано мастерами спецэффектов на основе кратера вулкана Хроссаборг в Исландии, потухшего более 10 000 лет назад.

По словам режиссера, источниками вдохновения для написания рассказа, комикса и создания фильма послужили фильмы — «Человек Омега» (1971), «2001 год: Космическая одиссея» (1968), «Бегущий по лезвию» (1982) и роман «Гиперион» Дэна Симмонса.

В начале фильма во время заставки «Universal» можно заметить располагающийся на орбите Земли «Тэт», речь о котором пойдет в фильме.

Съёмки фильма начались 19 марта 2012 в Луизиане, в городах Батон-Руж и Новом Орлеане. После небольшого перерыва производственный процесс продолжился летом того же года.

Прототипом роскошного воздушного мини-судна «The Bubble Ship», которым управлял Джек, стал всего-навсего утилитарный вертолет Bell 47 с прозрачным круглым куполом, увиденный Джозефом Косински на выставке в Музее Современного Искусства на Манхеттене. Эту «базу» предлагалось объединить с основными принципами внешнего вида корабля из фильма «2001 год: Космическая одиссея» (1968). И в конце концов к работе подключили инженеров NASA. У модели (в полный рост) раскрывались двери, а контрольная панель в кабине создавалась при консультациях Тома Круза, являющегося лицензированным пилотом.

В этом фильме Том Круз «обновил» свою любимую кепку бейсбольного клуба «New York Yankees» — первый раз со времен фильма «Война миров» (2005) он снова появился в ней на большом экране.

На площадке «Обливиона» Том Круз отметил свое 50-тилетие. Ради такой вехи Джозеф Косински презентовал звезде один из футуристических мотобайков прямо из фильма. Ну а Круз к общей неожиданности тоже ответил подарком: масштабной моделью (из высококачественного модельного металла) «Bubble Ship» в стекле.

Фильм мог окончательно получить от студии Universal имя «Горизонты» (Horizons), но с течением времени они сделали откат обратно к «Обливиону». В случае «Горизонтов» несколько изменился бы и сюжет – на более динамичный, т.к. предполагались воздушные города и набеги сталкеров с них вниз, на выжженную Землю, за потенциально полезными вещами.

Прочитав сценарий к фильму «Обливион», Фримен захотел не только озвучить его, но и сыграть в фильме какую-то роль. Поэтому, вместо того, чтобы сказать как есть, он сказал режиссеру, что у него разболелось горло. Но создатели фильма так хотели, чтобы Морган принял участие в проекте, что и так взяли его.

Мотоцикл Джека в фильме — это модифицированная модель эндуро Honda CRF450X.

Больше всего времени и сил у создателей эффектов заняла сцена пролёта по ледяному каньону. Сцена очень явно отсылает к «Звёздным войнам», однако если у Лукаса всё делалось «в камере», то для «Обливиона» этот пролёт сделали с помощью пакетов 3ds Max и Houdini. В «Максе» изготавливалась низкополигональная модель, которая затем уже детализировалась в Houdini с последующим импортом опять в 3ds Max для текстурирования и шейдинга. Пролёт по каньону занял у создателей спецэффектов больше всего времени — в сумме получилось около 15 месяцев. Работой занимались более двухсот человек.

Съемки убежища повстанцев — «Вороньего гнезда» проходили на территории электростанции Market Street Power Plant, расположенной неподалеку от Батон Ружа. Считается, что это старейшая электростанция во всем Новом Орлеане. Она была построена в 1885 году и закрыта около 40 лет назад.