Catacombes a été réalisé par John Erick Dowdle et co-scénarisé par son frère Drew Dowdle, qui avait déjà signé les scénarios de ses deux précédents films, En quarantaine (2009), le remake américain de Rec, et The Poughkeepsie Tapes (2007).
Pour la troisième fois consécutive, John Erick Dowdle a eu recours au genre du found footage. En effet, déjà dans ses deux précédents films d'épouvante, En quarantaine et The Poughkeepsie Tapes, le cinéaste avait utilisé ce procédé popularisé avec Le Projet Blair Witch (1999).
Catacombes a été tourné dans les catacombes de la ville de Paris. Ce que l'on appelle catacombe ou ossuaire municipal est l'endroit où sont réunis les ossements qui se trouvaient dans tous les anciens cimetières de Paris depuis la fin du 18ème siècle à la fin du 19ème siècle. Le film de John Erick Dowdle n'est pas le premier à avoir été tourné dans ces sous-terrains puisqu'avant lui d'autres s'y sont risqués : Philippe de Broca pour Cartouche (1962), Pierre Tchernia pour Les Gaspards (1974) ou encore Jean-Jacques Annaud pour Le Nom de la Rose (1986).
Habitué du genre, c'est la troisième fois qu'Edwin Hodge participe à un film d'horreur/épouvante : il était déjà à l'affiche d'American Nightmare et sa suite. Dans un registre identique, on a également pu apercevoir Ben Feldman dans le remake sanglant de Vendredi 13, sorti en 2009.
Réalisé avec un budget insignifiant, Catacombes marque la première collaboration entre deux grandes institutions du cinéma : la Legendary Pictures et Universal Pictures.
Les frères Dowdle se sont fait une spécialité des huis-clos terrifiants. En 2008, En Quarantaine se déroulait dans un immeuble restreint et en 2011 Devil avait pour cadre un ascenseur meurtrier. Avec Catacombes, ils nous enferment dans les sous-sols parisiens.
Environ trois cent comédiennes ont été castées pour le rôle de Scarlett, mais c'est la Britannique Perdita Weeks qui a obtenu les faveurs des scénaristes. Ils expliquent : "Il nous fallait une jeune aventurière qui n'a pas froid aux yeux, aussi sympathique que brillante, et dotée d'un bon sens de l'humour."
Tourner dans les catacombes de la capitale s'est avéré un exercice très périlleux pour l'actrice principale. De son propre aveu, il s'agissait du tournage le plus physique de sa carrière : "C'est un des tournages les plus physiques que j'ai jamais connu: non seulement il fallait que je saute dans tous les sens, harnachée de grosses caméras avec des batteries énormes sur la tête, mais en plus, la plupart du temps, je devais me déplacer accroupie, à genoux ou en rampant, couverte de bleus et les mains en charpie, le tout dans des tunnels plein d'ossements et bien évidemment couverte de boue et de sang... C'était aussi éreintant que stimulant."
Edwin Hodge, l'interprète de Benji, le caméraman claustrophobe a, comme son personnage, la phobie des espaces exigus. Le tournage lui a permis de surmonter ses peurs : "Le fait d'avoir tourné dans les vraies catacombes était une expérience incroyable. Bien que je sois aussi claustrophobe que Benji, je ne pouvais passer à côté d'une telle opportunité, et, au final, le travail sur ce film m'a aidé à maitriser mes peurs", confie-t-il.
Les frères Dowdle ont caché aux autres comédiens l'identité de "La Taupe" avant le début des prises de vue. Dès que leur fut présenté le personnage vêtu de son horrible costume, les acteurs furent surpris et terrifiés.
Les scénaristes et la décoratrice du film révèlent s'être inspirés de L'Enfer de Dante, pour recréer l'ambiance horrifique des catacombes. Cinq heures par jour, l'équipe de tournage était privée de portables et d'électricité. C'est sans compter les nombreuses contraintes physiques et techniques auxquelles elle a été confrontée.
Keefus Ciancia, l'auteur de la bande originale de Catacombes, avait déjà travaillé avec John Erick Dowdle par le passé, sur The Poughkeepsie Tapes.