C'est un Suisse, Sylvain Boris Schmid, qui est à l'origine du projet Humains. Les producteurs Franck Ribière et Vérane Frédiani de la Fabrique de Films furent emballés par le synopsis long qu'il leur envoya et qui parlait d'un étrange carnaval suisse méconnu ayant donné naissance à bons nombres de légendes montagnardes. A partir de là, l'idée était de proposer un film d'aventure, avec une accélération progressive de l'angoisse et des éléments dramatiques, l'enfermement et sa dimension kafkaïenne, tout en s'inscrivant dans l'histoire d'une région et un paysage alpin resté à l'état quasi brut.
Les auteurs du scénario se sont inspirés de quelques légendes alpines suisses, dont celle des Tchagattas, et se sont appuyés sur les failles de la science concernant les origines de l'homme. Ils ont également fait appel à l'avis éclairé d'un anthropologue du Collège de France, Michel Brunet, pour davantage ancrer le film dans une certaine réalité scientifique.
La vallée du Lötschental est connue pour son carnaval qui voit le village envahi par les tchagattas, une coutume ancestrale selon laquelle une fois l'an les Lötschards subissent une étrange métamorphose. Portant masque de bois, revêtus de peaux de bête et bardés de cloches, ils se transforment d'un coup en êtres primitifs et démoniaques : les tchagattas. Tous plus effrayants les uns que les autres, ils s'en vont par petits groupes sur les routes et les chemins, semant la panique.
Les origines de cette tradition sont peu claires et plusieurs hypothèses sont formulées : une légende relative à des brigands déguisés en monstres au XIème siècle, fait référence aux premiers habitants de la vallée, chassés par de nouveaux venus et qui se seraient ainsi déguisés pour venir récupérer leurs biens. Une autre légende parle de révolte de la population contre la politique valaisanne au XVIème siècle. Pour d'autres ces déguisements symbolisent le retour des morts parmi les vivants ou encore la lutte contre les mauvais esprits.
Avant le tournage, Lorànt Deutsch s'est replongé dans des écrits et des théories sur l'extinction de différentes espèces et sur l'avènement de l'homo sapiens en Europe en moins 30 000 avant Jésus-Christ. "Je voulais savoir tout ce qui était possible, envisageable, envisagé, ce qui a disparu, ce qu'on a laissé tomber, explique le comédien... J'avais envie qu'il y ait des questions et que l'on soit dans un étonnement intelligent !"
Quant à Sara Forestier, elle est arrivée assez tard sur le projet mais a utilisé le temps dont elle disposait pour faire du sport avec un coach afin d'être prête à aborder physiquement ce qui l'attendait. "Une fois sur le plateau, j'ai découvert avec Humains que plus les visages sont amochés, plus le vrai charme des personnes ressort, confie l'actrice. Les traits sont beaucoup plus caractérisés, y compris les défauts et ça donne un visage qu'on n'a pas l'habitude de voir à l'écran ! J'ai beaucoup aimé ce côté brut."
Les créatures, leurs prothèses, leurs maquillages et leurs costumes, on les doit au Canadien Adrien Morot et à son équipe, qui sont notamment connus pour avoir supervisé les effets de maquillage de La Nuit au musée, The Fountain et La Momie : la tombe de l'Empereur Dragon.
Le tournage de Humains s'est déroulé du 16 juin au 19 août 2008 au Lötschental, la plus grande vallée latérale du versant nord du canton du Valais en Suisse. Elle longe sur 20 kilomètres les sommets de la frontière entre le Valais et le canton de Berne.
Les réalisateurs Jacques-Olivier Molon et Pierre-Olivier Thévenin en connaissent un rayon sur le fantastique, puisque tous deux ont longtemps travaillé dans le domaine des effets spéciaux. Pierre-Olivier Thévenin a notamment collaboré avec le studio de Steve Johnson, XFX, sur Innocent Blood, et avec les Stan Winston Studios sur Jurassic Park, tandis que Jacques-Olivier Molon a fait ses premières classes dans la voie des effets de maquillage avec L'Humanité de Bruno Dumont, Vidocq et Le Fabuleux destin d'Amélie Poulain. En 2006, ce dernier participera à deux projets d'envergure : le gorissime A l'intérieur et Le Deuxième souffle d'Alain Corneau, un exemple d'homme et de cinéaste qui réveillera chez lui un vieux démon endormi, celui de la réalisation.