作为提议拍摄《12只猴子》的幕后推手，影片监制罗伯特-考斯伯格一直对1962年的法国短片《堤》情有独钟，在他看来，这部先锋派短片足以造就出一部非比寻常的科幻长片。考斯伯格说服该片导演克利斯-马克与环球影业接洽，环球影业勉强同意买下改编拍摄权并找来大卫-韦伯-皮普尔斯和珍妮特-皮普尔斯编写剧本。制作人查尔斯-罗文决定让特瑞-吉列姆执导本片，因为他相信吉列姆的风格非常适合片中的非线性情节和时间旅行。在此之前，吉列姆刚刚放弃一部改编自《双城记》的电影，虽说《12只猴子》的剧本出自他人之手，可一向乐于自编自导的吉列姆仍对皮普尔斯夫妇的作品给予了充分肯定，他说：“这是一部迷人而聪明的剧本，讲述了一个让人困惑、有关时间、疯狂和感知世界的故事，在支离破碎的背景中探究了疯狂、梦境、死亡和重生。”
　　尽管吉列姆筹得了2950万美元的拍摄经费并争取到布鲁斯-威利斯和布拉德-皮特的加盟，可环球影业迟迟不肯开拍，因为《未来水世界》已经严重超支。为了尽快争取到制片方的批准，吉列姆力劝威利斯降低片酬。因为与环球影业成功合作过《妙想天开》，吉列姆获得了本片的最终剪辑权。
　　在影片筹备之初，吉列姆曾想请尼克-诺特和杰夫-布里吉斯分别扮演詹姆斯-科尔和杰弗里-高尼斯，却遭到了环球影业的反对，吉列姆随即想到了在《渔王》选角期间结识的布鲁斯-威利斯，他相信后者完全具备科尔强壮、危险而又脆弱的特质。在物色扮演凯思琳-雷利的人选时，吉列姆认为之前有过一面之缘的玛德琳-斯托堪称无可替代的绝佳人选，他说：“她具有着超凡脱俗的美貌和卓然出众的智慧，这二者的完美融合正是影片所必需的元素。”吉列姆原本认为布拉德-皮特并不适合杰弗里-高尼斯的角色，但选角导演最终还是说服了他。皮特出演本片的片酬微不足道，因为当时他才刚刚崭露头角，待本片上映时，《夜访吸血鬼》、《燃情岁月》和《七宗罪》相继问世，皮特已然成为急速蹿红的一线男星，他的人气无疑为本片的看点和票房锦上添花。值得一提的是，在影片开拍前，皮特曾为准备角色而特地前往费城的天普大学医院拜访和研究精神病患者。
　　片中主要场景在费城和巴尔的摩拍摄完成，由于正值冬春之交，所以天气条件非常恶劣，而拍摄中使用的未来派机械道具也故障频发，还有非线性叙事难免会造成连贯性失误，有些场景必须重拍。尽管困难重重，可吉列姆仍竭力不超出预算，全片拍摄周期也仅仅推迟了一周。艺术指导杰夫里-比克罗夫特回忆说：“影片拍摄非常艰苦，因为我们没有充裕的经费和时间。特瑞是个完美主义者，可他只能向有限的预算妥协，因为《吹牛大王历险记》的票房惨败一直让他心有余悸。”

导演特瑞-吉列姆跟布鲁斯-威利斯第一次见面是为他的电影《渔王》选角时。吉列姆对威利斯在《虎胆龙威》里的一个细节(威利斯清除脚上玻璃时谈到妻子)印象深刻，谈话中得知这是威利斯自己的发挥。他一直记得这些并且在拍摄本片时想到了威利斯。由于预算紧张，那时已经是明星的威利斯基本是免费出演，仅仅因为他想跟吉列姆合作。影片发行后他才拿到钱。
导演吉列姆给布鲁斯-威利斯列了一张清单，告诉他表演上要避免的东西，包括威利斯很经典的“坚定而忧郁的眼神”。
本片的灵感来自法国导演克利斯-马克1962年拍的实验性短片《堤》。但是特里-吉列姆在拍摄之前并没有看过这部片子。
吉列姆一开始怕布拉德-皮特无法完成片中大段紧张又快速的演说，还特意给他请了一个演讲教练。结果皮特没用这个教练，不费什么劲就达到了导演的要求。
布拉德-皮特牌签约本片时的片酬并不高，那时他还处于上升期，结果94、95两年内他的三部影片《夜访吸血鬼》、《燃情岁月》、《七宗罪》接连上映，使他一跃成为一线明星。
十二只猴子军队的说法源自L. Frank Baum的小说《The Magic of Oz》。
拍完一场打斗戏后布鲁斯-威利斯说了一句他的台词：“All I see is dead people.”(我看见的都是死人。)
结尾飞机场的镜头是在费城的会议中心拍摄的。