Le réalisateur Marc Caro explique le but qu'il s'est fixé avec ce film : "C'était de continuer à développer, comme dans Delicatessen et La Cité des Enfants Perdus, la création d'un univers complet et cohérent. Un film, c'est un tout. Et tous les aspects de ce film ont été réalisés dans un esprit artisanal : celui de la précision et de l'amour du travail bien fait. Notamment par un soin porté à l'histoire en abordant nos problématiques contemporaines liées à la technologie et à la déshumanisation, et en jouant sur l'aspect intemporel et universel des mythes. Egalement par un soin porté au décor, traité comme un véritable personnage lui aussi archétypal, sorte d'incarnation du labyrinthe psychologique des personnages dans un jeu de couloirs, d'écrans et de miroirs sans tain. Et enfin par un soin porté à la lumière, évoquant la tonalité émotionnelle des séquences par le travail sur la couleur, sur le contraste des matières et, sur la densité des ambiances. Ce film est donc comme le vaisseau de l'histoire et pour le mener à bon port avec cette exigence de qualité, je me suis entouré du meilleur équipage en travaillant avec mes complices de toujours, ceux qui m'ont accompagné sur les précédents films."
Dans le making-of du film, Lambert Wilson explique les motivations qui étaient les siennes avant de s'embarquer pour cette aventure : "C'était avant tout la possibilité de travailler avec un auteur dont j'aimais énormément les films. Il ne s'agissait pas de faire un film de science-fiction. Je souhaitais simplement m'approcher d'un metteur en scène dont l'imaginaire est puissant et qui a un sens visuel très développé. Ca m'a rappelé les frères Wachowski. Ces trois personnes sont issues de la bande dessinée. Pour elles, le travail commence par l'oeil dans un petit format."
Autour de Lambert Wilson et de Linh Dan Pham - qui se sont rasé la tête pour l'occasion - s'est venu se greffer un casting fort en "gueules" : Dominique Pinon, Yann Collette, François Levantal, François Hadji-Lazaro, Bruno Lochet et Gérald Laroche. A noter que la plupart de ces acteurs, qui incarnent ici des "figures archétypales", sont des habitués de l'univers de Jean-Pierre Jeunet.
Le romancier Pierre Bordage, auteur des ouvrages Abzalon, Les Guerriers du silence et Kaena, la prophétie, a contribué à la création scénaristique de cet univers futuriste.
Le tournage de Dante 01 a débuté le 11 mai 2006 en studio, à Bry-sur-Marne, et s'est déroulé sur neuf semaines.