La base du scénario de Fusion, à savoir l'arrêt du champ magnétique de la Terre, correspond à une crainte réelle, comme l'explique le Docteur Sten Odenwald, de l'Université d'Harvard : "Si le champ magnétique de la Terre s'altérait brusquement – comme cela arrive à peu près tous les 250 000 ans, les conséquences en seraient spectaculaires. Or les physiciens ont déjà commencé à observer un affaiblissement du rayon magnétique terrestre, et ignorent s'il s'agit d'un phénomène passager ou du signe avant-coureur d'évènements infiniment plus dramatiques".
L'idée de Fusion est venu à Cooper Layne, producteur et coscénariste du film, alors qu'il assistait à une éruption volcanique pendant une visite à Hawaii. "En voyant le magma incandescent se répandre dans la mer, je me suis dit qu'il serait vraiment passionnant de plonger à l'intérieur du volcan et de progresser vers le centre de la Terre et son noyau liquide."
De nombreux conseillers techniques étaient sur les plateaux de Fusion pour s'assurer de la véracité des scènes : militaires, savants, astronautes de la NASA. Pour préparer leur rôle, les comédiens ont par ailleurs rencontré de nombreux professionnels. Ainsi DJ Qualls, qui incarne un génie de l'informatique, a-t-il croisé des pirates informatiques réhabilités alors que Hilary Swank et Bruce Greenwood, envoyés au centre de la Terre dans le film, ont discuté avec deux astronautes : Tom D. Jones et le Colonel Susan Helms.
Plutôt que d'avoir recours aux effets spéciaux ou à des maquettes, l'équipe de Fusion a décidé de construire le vaisseau chargé d'explorer le centre de la Terre en grandeur nature. Rassemblant à un ver de terre, le véhicule mesurait 60 mètres de long sur 10 mètres de larges, soit les dimensions d'un Boeing 737. Pour simuler les vibrations subies par le vaisseau, le superviseur des effets spéciaux Garry Elmendorf n'a fait appel à un traditionnel réseau de pistons hydrauliques, jugé trop bruyant, mais a installé un système d'airbags de la taille d'un camion, pouvant supporter dix tonnes chacun.
Les quelque 400 effets numériques contenus dans Fusion, pour les catastrophes notamment, ont tous été réalisés dans trois pays européens : la France, l'Angleterre et l'Italie.
Fusion marque la quatrième collaboration de Jon Amiel avec le compositeur Christopher Young, après Copycat (1995), L'Homme qui en savait trop peu (1997) et Haute Voltige (1999).
Incarner une "astronaute" de la Terre a réveillé des souvenirs chez Hilary Swank, qui avoue avoir voulu devenir spationaute avant de se tourner vers son métier de comédienne.