Durant la phase de pré-production, Peter Sarsgaard a passé beaucoup de temps avec un biologiste de l'université de Tulane. Il le décrit comme "l'homme le plus excentrique qu'il a pu trouvé".
Pour préparer son rôle, Blake Lively s'est entraînée avec l'équipe des cascades du film Matrix, avec des acrobates du "Cirque du Soleil" et avec le cascadeurs Gary Powell. Elle revient sur cette préparation pour le moins intense: "J'étais suspendue à 20 mètre du sol et je tournais dans les sens. Franchement, c'est le meilleur exercice qui soit, avec seulement 10 minutes par jour d’entraînement, votre corps change! Mais ça donne envie de vomir!"
L’uniforme de Green Lantern a été crée numériquement. Les acteurs (Ryan Reynolds, Temuera Morrison and Mark Strong) ont donc porté des costumes de motion-capture sur lesquels les unifromes étaient ensuite crées.
Le tournage s'est déroulé en Louisiane et à San Diego.
Dans un premier temps, Quentin Tarantino avait été approché pour tourner Green Lantern. Mais l'agenda du cinéaste ne semblait pas coïncider avec les dates de tournage prévues. Zack Snyder a été ensuite sollicité mais le réalisateur de Watchmen a préféré prendre en mains le reboot de Superman.
Plusieurs acteurs de renom ont manifesté leur intérêt pour interpréter le héros de Green Lantern comme Sam Worthington et Chris Pine. Bradley Cooper, Justin Timberlake et Jared Leto ont même effectué quelques essais mais c'est finalement Ryan Reynolds qui a été retenu.
Pour jouer le personnage de Carol Ferris, les producteurs ont d'abord pensé à Keri Russell, Eva Green, Jennifer Garner et Diane Kruger avant de le confier à Blake Lively.
Les prothèses portées par Temuera Morrison nécessitaient 4 à 5 heures de maquillage par jour afin de lui donner l'apparence d'Abin Sur.
A deux mois de la sortie du film, Warner Bros a déboursé 9 millions de dollars pour embaucher de nouveaux techniciens chez Pixomondo afin de donner un coup de main à Sony Imageworks et Rising Sun Pictures pour finaliser les effets spéciaux qui laissaient à désirer. Cette somme s'ajoute aux plus de 40 millions de dollars environ déjà investis dans les effets numériques.
Kevin Kline a été considéré pour interpréter le rôle du Sénateur Hammond.