Philip A. Cruden, le chef décorateur de Titan A.E. déclare ouvertement s'être inspiré de l'univers visuel de Alien et du Cinquième Elément. Don Bluth, lui, cite aussi bien des classiques (l'une des scènes du film renvoie expressément au final de La dame de Shanghaï d'Orson Welles, alors qu'une autre évoque L'Odyssée du sous-marin Nerka de Robert Wise), que des films d'action modernes (la traque des vaisseaux spatiaux rappelle A la poursuite d'Octobre rouge de John Mc Tiernan).
Faire coexister des images en 2D et des images en 3D a été l'un des défis que Don Bluth et Gary Goldman s'étaient fixés. 80% des images de Titan A.E. sont des images digitales. Principalement des décors, des paysages et des armes, ces images ont un aspect assez froid, que vient compenser la chaleur du dessin en 2D. Comme le reconnaît Don Bluth, «le 2D est ce qui se rapproche le plus du dessin à la main» et avoue que s'ils avaient tout traité à l'ordinateur, le résultat aurait été beaucoup plus froid. Ainsi, tous les personnages du film sont bidimensionnels.
Mais l'intégration ne s'est pas faite aisément. L'équipe technique a dû générer des images tridimensionnelles aux contours atténués, presque flous, pour rendre cette alliance plus harmonieuse, moins artificielle.
Afin de mettre toutes les chances de son côté, Blue Sky Studio (qui co-produit le film) s'est adjoint les services de P.O.V.D.E. (Persistence Of Vision Digital Entertainment). Cette équipe compte dans ses rangs Paul Martin Smith (monteur des effets spéciaux de La Menace fantôme) et Davis Dozoretz (qui supervisa l'animatique, la maquette graphique animée, pour Mission : Impossible et La Menace fantôme).
Matt Damon (Will Hunting), Bill Pullman (Lost Highway), John Leguizamo (Summer of Sam) et Drew Barrymore (Tout le monde dit I love you) prêtent respectivement leur voix à Cale, Korso, Gune et Akima. Nathan Lane, qui s'était déjà plié à cet exercice pour Stuart Little, donne vie à Preed.
« La dimension scientifique et futuriste du projet m'a totalement captivé. La création de nouveaux mondes nous a fait vivre une merveilleuse aventure et a été une occasion rare de laisser vagabonder notre imagination. Mais la riche imagerie de Titan A.E. ne devait pas nous faire oublier les personnages, indispensables vecteurs d'émotions. Car cette histoire est aussi une allégorie sur la quête d'identité et les capacités de résistance de l'esprit humain. »