Phenomena est le deuxième long métrage de Jennifer Connelly, alors âgée de 15 ans. L'année précédente, la jeune actrice américaine faisait ses débuts devant la caméra de Sergio Leone dans Il était une fois en Amérique. C'est d'ailleurs grâce à ce film que Dario Argento la repère, lui qui avait collaboré avec Leone sur le scénario d'Il était une fois dans l'Ouest.
Phenomena reproduit lors d'une scène l'ouverture de La Malédiction des hommes-chats, film fantastique de 1944, dans laquelle une petite fille solitaire joue avec un insecte.
Phenomena est pour certains fans de Dario Argento le film de la rupture. Sa bande-originale, mêlant des compositions des Goblin à des titres de hard rock, est loin de faire l'unanimité.
Si Asia Argento ne joue pas dans Phenomena, on retrouve cependant au casting sa mère, Daria Nicolodi, ainsi que sa soeur, Fiore Argento.