Pour l'actrice Sandra Bullock, Prémonitions "est un film qui génère l'angoisse, par son sujet, par ses ambiances et par certaines touches qui rendent inquiétantes des situations ordinaires. J'ai aimé ce script dès les premières pages."
Avec Prémonitions, l'actrice Sandra Bullock se retrouve à nouveau dans un univers paranormal après La Disparue (1993), Les Ensorceleuses (1998) et Entre deux rives (2006).
Le producteur Ashok Armitraj définit Premonitions comme "un grand film à rebondissements." Pour lui, le scénario représentait "une occasion rare d'associer drame personnel, suspense et paradoxe temporel, mais aussi d'impliquer le spectateur sans recourir aux procédés classiques du thriller. Les films qui nous tiennent réellement en haleine n'ont nul besoin de violences ou d'effusions de sang. Les plus prenants sont ceux qui s'appuient sur un ressort psychologique fort."
C'est Julian McMahon, le héros de la série Nip/Tuck, qui incarne le rôle masculin principal de Prémonitions. Celui qui a déjà connu l'univers des films fantastiques en jouant le terrible Fatalis des 4 Fantastiques a déjà été précisément confronté à l'expérience de la prémonition : c'était dans la série Charmed, où il tombait amoureux de la sorcière Alyssa Milano, dôtée de ce pouvoir.
Le producteur Ashok Armitraj souhaitait pour Prémonitions "un réalisateur qui aborde le sujet sous un angle original et en fasse plus qu'un thriller." Pour transcender les limites et conventions d'un film de genre, il fallait selon lui à la fois un bon directeur d'acteurs et un réalisateur sachant évoluer aux frontières du réel, de l'onirisme et du fantastique. Après avoir rencontré plus de 35 cinéastes, les producteurs choisirent l'Allemand Mennan Yapo, réalisateur du thriller Soundless. Ashok Armitraj se souvient : "Ce film onirique et inventif nous a profondément impressionnés. Il correspondait au look et à l'ambiance que nous souhaitions pour Prémonitions."
A noter que Prémonitions n'a aucun lien avec le Premonitions réalisé par Neil Jordan en 1999, avec Annette Bening en vedette.
Le tournage de Prémonitions aurait dû se dérouler à la Nouvelle-Orléans. Mais le passage de l'ouragan Katrina obligea les producteurs à le différer de plusieurs mois.
Prémonitions a été écrit par Bill Kelly, l'auteur du scénario de Première sortie, un film qui jouait déjà sur les espaces temporels avec un homme enfermé dans un bunker dans les années 60 et qui se réveillait 40 ans plus tard.