Max Botkin a eu l'idée du concept de Seven Sisters en 2001 et envisageait à ce moment des frères jumeaux comme personnages principaux. Lorsque le réalisateur Tommy Wirkola a pris en main le projet, il s'est dit que les remplacer par des femmes apporterait une dynamique plus intéressante au film.
Seven Sisters a été tourné en Roumanie en 94 jours. Avant de commencer le tournage, Tommy Wirkola a dit aux producteurs qu'il lui faudrait beaucoup de temps, compte tenu du dispositif spécifique inhérent au film. Le réalisateur confie :
"Il y avait les changements de maquillage, mais aussi l'aspect purement technique, il fallait s'assurer que tout fonctionne, et travailler avec un dispositif de contrôle de mouvement requiert beaucoup de minutie et est particulièrement chronophage. On a mis au point un système de tournage inédit parce qu'on a allié plusieurs méthodes : par exemple, on a greffé un visage sur un autre, on a eu recours au 'split-screen', on a utilisé des caméras fixes et des doublures, et comme Noomi a des traits caractéristiques, on a moulé des masques à partir de son visage pour les scènes où les soeurs sont en arrière-plan, affairées sur leur ordinateur, à faire la cuisine ou du sport."
Un certain Morten Tyldum, à qui l'on doit le récent Passengers porté par Jennifer Lawrence et Chris Pratt, était à l'origine attaché au projet, mais il préféra se consacrer à Imitation Game.
Le scénario original de Seven Sisters a figuré sur la célèbre Blacklist des scénarios les plus prometteurs n'ayant pas encore trouvé de financement.
C'est la dimension technique du tournage qui a posé le plus de difficultés à Noomi Rapace. La comédienne se souvient : "Si on tourne une scène avec des doublures, il faut que je leur montre avant ce que je compte faire. Il faut que je leur donne des instructions, que je leur montre comment elles doivent bouger, comment s'asseoir et quand se relever. J'ai une vue d'ensemble sur la scène. Il faut que je l'envisage sous différents angles et c'est beaucoup de responsabilités. Tommy et moi, on se répète constamment qu'il ne faut pas qu'on laisse l'aspect technique prendre le dessus. Au final, c'est la relation entre les soeurs qui compte le plus."
Pour représenter les sept soeurs en dupliquant Noomi Rapace, Tommy Wirkola et son équipe ont mis au point un système de tournage inédit alliant plusieurs méthodes. Le directeur de la photographie Jose David Montero témoigne :
"Dans un film traditionnel, on peut se permettre de tricher sans arrêt avec la lumière et l'arrière-plan. Mais ici, c'est impossible parce qu'une fois qu'on stabilise la caméra et qu'on augmente la luminosité, on ne peut plus rien toucher jusqu'à la fin de la séquence. Avec l'effet de duplication et les différentes couches qui se superposent, si on change quoi que ce soit, ça ne fonctionne plus, et il faut tout recommencer, ce qui nous fait prendre un retard monstre. L'autre difficulté, c'est de tourner dans un espace clos et restreint. On veut donner l'impression que les plafonds ont des profondeurs dissimulées, si bien que l'espace rétrécit. Il nous fallait trois caméras, parfois quatre, un fond vert, un fond bleu, et de l'éclairage. Autant dire que c'était très compliqué de gérer tout ça en même temps."
Les scénaristes Max Botkin et Kerry Williamson ont conçu le futur proche de Seven Sisters comme comportant de nombreux points de repère auxquels le spectateur peut facilement se raccrocher et qui rappellent "1984" de George Orwell. "La surpopulation et l'assèchement des ressources permettant d'assurer un renouvellement des générations sont les deux plus graves problèmes que le monde ait à affronter. C'est un horizon qui pourrait devenir le nôtre si l'on continue à piller les ressources naturelles, que la population ne cesse d'augmenter et de s'entasser ou de migrer dans les grandes villes", précise le premier.