La Nuit au musée est l'adaptation du livre pour enfants homonyme écrit par l'auteur croate Milan Trenc.
Le scénario de La Nuit au musée a été écrit par le duo Thomas Lennon / Robert Ben Garant à qui l'on doit l'écriture d'une autre comédie familiale, La Coccinelle revient. Thomas Lennon se souvient : "Nous avons tous les deux grandi à New York et lorsque nous étions enfants, nous adorions passer du temps au Muséum d'Histoire Naturelle. Nous le connaissions par coeur."
Robert Ben Garant précise : "Nous rêvions de nous cacher dans le musée pour pouvoir y jouer après la fermeture. Se retrouver seul, à la nuit tombée, au milieu de personnages légendaires ou d'énormes créatures est un rêve d'aventure que partagent beaucoup d'enfants - et d'adultes aussi !"
Bien souvent, Ben Stiller devait jouer alors que les magiciens des effets spéciaux n'avaient pas encore créé les créatures face auxquelles il était confronté. Pour l'aider à ressentir leur présence, Shawn Levy n'a pas hésité à se jeter dans la bataille.
Le réalisateur confie : "Ces moments resteront certainement parmi les plus surréalistes de ma vie. Pour aider Ben, je me suis retrouvé dans des costumes ridicules ou sous des masques de tyrannosaure à le poursuivre devant un fond vert ! Parfois je tombais, parfois nous étions morts de rire mais le plus souvent, cela l'aidait ! Heureusement pour le film, j'étais ensuite effacé et remplacé par les vraies créatures !"
Pour camper les trois gardiens de nuit que Ben Stiller est censé remplacer dans le film, Shawn Levy a sorti de leur retraite trois acteurs vétérans, véritables légendes hollywoodiennes : Mickey Rooney, Dick Van Dyke et Bill Cobbs. Le réalisateur se souvient : "C'est un trio exceptionnel ! Dick, Mickey et Bill sont des légendes chacun dans leur domaine. Dick Van Dyke possède une élégance espiègle et nonchalante, Mickey Rooney est d'une spontanéité remarquable et Bill Cobbs a un air mystérieux qui n'appartient qu'à lui. Ils forment un trio malicieux, complice qui se nourrit de leurs différences et de leurs personnalités. Un par un, ils sont fantastiques ; ensemble, ils sont extraordinaires !"
Pour préparer son rôle de Theodore Roosevelt, Robin Williams s'est documenté sur la vie et la pensée du Président des Etats-Unis. La détermination de celui-ci l'a beaucoup marqué. L'acteur confie : "C'était un homme dynamique et positif. C'est cette attitude que mon personnage tente de communiquer à Larry Daley. Il cherche à lui montrer qu'il est possible de réussir en surmontant tous les a priori. Il va tenter de lui donner confiance en lui et pour cela, remettre de l'ordre dans ce musée est un bon début."
L'ampleur du travail du chef décorateur Claude Paré et de la costumière Renée April était considérable, car si l'équipe du film a été autorisée à filmer les extérieurs du Muséum d'Histoire Naturelle, il n'était pas question de tourner des scènes d'action à l'intérieur, au milieu des précieuses collections. Les équipes techniques ont donc dû reconstituer toutes les salles grandeur nature sur les immenses plateaux des Mammoth Studios à Vancouver.
Ainsi pendant plusieurs semaines, les artistes travaillant pour Claude Paré se sont transformés en conservateurs de musée, accumulant et créant des pièces de collection ou des scènes allant du pêcheur inuit sur son glacier à l'homme de Neandertal essayant d'allumer un feu dans sa grotte.
Les artistes ont par ailleurs travaillé jour et nuit par équipes alternées, sept jours sur sept, afin de préparer les statues, maquettes et miniatures du film. La zone des pyramides, construite pour la galerie égyptienne, est notamment inspirée de celle du Metropolitan Museum de New York.
Pour animer les créatures et statues du musée, Shawn Levy a fait appel à Jim Rygiel, qui a notamment travaillé sur la trilogie du Seigneur des anneaux, et à Rhythm & Hues, la société qui a réalisé les animaux du Monde de Narnia. L'une de leurs tâches les plus difficiles a consisté à travailler sur des dioramas pour rendre réelles des armées de quelques centimètres de hauteur.
Jim Rygiel raconte : "Nous avons créé 89 maquettes qui ont servi de base à plusieurs centaines de variations sur ordinateur. Nous avons également filmé de vrais acteurs en train de se battre puis nous les avons multipliés numériquement de sorte que, lorsqu'on voit des cow-boys face à des Romains sur un diorama, chaque personnage ait ses propres caractéristiques."