Este é o primeiro trabalho do diretor Zack Snyder não baseado na obra de terceiros. Madrugada dos Mortos foi uma refilmagem do clássico de George A. Romero, 300 e Watchmen - O Filme são baseados em quadrinhos, e A Lenda dos Guardiões é baseado num livro infantil.
Sucker Punch - Mundo Surreal é o quarto filme para o cinema que Deborah Snyder produz com o marido. Os outros foram 300 (2009), Watchmen - O Filme (2009) e A Lenda dos Guardiões (2010).
Esta é a segunda vez que Zack Snyder e Carla Gugino trabalham juntos. A outra foi em Watchmen - O Filme (2009) onde ela viveu Espectral.
A atriz Amanda Seyfried foi a primeira opção para encarnar o personagem Babydoll, mas conflitos de agenda a deixaram de fora da produção e o papel foi para Emily Browning.
Emma Stone chegou a conversar com a produção para interpretar Amber, mas preferiu protagonizar A Mentira (2010), e a personagem ficou com Jamie Chung.
Para o papel de Rocket, o nome de Evan Rachel Wood era o primeiro da lista, mas a agenda lotada não permitiu sua participação, tendo sido substituída por Jena Malone.
Os atores Eric Dane e Tim McGraw chegaram a ser cogitados para o papel de High Roller, mas este acabou ficando com Jon Hamm.
Snyder disse para a atriz Vanessa Hudgens que Sucker Punch seria seu primeiro longa de ação, apesar de 300 (2006) ser considerado um filme do gênero.
Hudgens afirmou estar ansiosa para ser "percebida" por uma nova audiência que não a associe ao sucesso High School Musical (2006).
Zack Snyder descreveu Sucker Punch, durante uma entrevista, como um filme de ação erótico.
O projeto foi apresentado na Comic Con 2009.