Em julho de 2003 Tom Stoppard foi contratado para escrever o roteiro de A Bússola de Ouro. Um ano depois, quando Chris Weitz foi contratado como diretor, este roteiro foi descartado, com Weitz preferindo adaptar o livro ele próprio.
Em dezembro de 2004 o diretor Chris Weitz desistiu de trabalhar em A Bússola de Ouro, declarando estar intimidado com os desafios técnicos do filme.
Em agosto de 2005 Anand Tucker foi contratado como o novo diretor, definindo que o foco central seria a busca de Lyra por seu auto-conhecimento e sua família. Porém em maio de 2006 ele também desistiu do filme, alegando diferenças criativas com a New Line Cinema.
Após a saída de Tucker, Chris Weitz foi recontratado para dirigir A Bússola de Ouro.
Philip Pullman, autor da série Fronteiras do Universo, queria que Jason Isaacs interpretasse Lorde Asriel, Nicole Kidman como Marisa Coulter e Samuel L. Jackson como Lee Scoresby. Entretanto o autor não teve participação na escolha do elenco.
Dez mil crianças fizeram testes em Cambridge, Oxford, Exeter e Kendal para a personagem Lyra Belacqua. Em junho de 2006 Dakota Blue Richards foi escolhida, sob a aprovação do autor Philip Pullman.
As filmagens ocorreram entre 4 de setembro de 2006 e janeiro de 2007. Algumas cenas foram rodadas em locações na Escandinávia, apesar de nenhum ator ter sido autorizado a rodar cenas no local. O motivo foi para não expô-los a temperaturas extremas.
Cerca de 600 roupas foram confeccionadas para o figurino de A Bússola de Ouro.
Este é o segundo filme em que Nicole Kidman e Daniel Craig atuam juntos. O anterior foi Invasores (2007).
Este é o segundo filme em que Daniel Craig e Eva Green atuam juntos. O anterior foi 007 - Cassino Royale (2006).
Uma prévia de 10 minutos do filme foi exibida ao público no Festival de Cannes de 2007.