Passionné par l'univers des sous-marins, Darren Aronofsky, le scénariste de Abîmes, avait envie d'écrire un huis clos angoissant qui se situerait dans un endroit confiné. La confrontation d'un groupe avec trois étrangers dans un sous-marin était précisément ce qui intéressait le réalisateur de Requiem for a dream.
Afin de renforcer l'angoisse et la claustrophobie, David Twohy, le réalisateur, s'est appuyé sur des éléments précis en concentrant toutes les frayeurs en un lieu clos: le sous-marin. Certains phénomènes techniques contribuent à exacerber la tension à l'instar des bruits, des mystères ou même la présence de la femme (Olivia Williams) qui perturbe chaque homme à bord.
Pour se préparer au tournage, l'ensemble des comédiens a subi une préparation de base intensive. Ils ont appris les rudiments de la vie en immersion ainsi que les différentes procédures de manoeuvre, la hiérarchie et les tâches quotidiennes. Les instructeurs leur ont également enseignés les comportements à adopter et les mécanismes des sous-marins.
Pour souligner la crédibilité de l'environnement, les intérieurs de l'USS Tiger Shark ont été construits aux studios de Shepperton, en Grande-Bretagne. Charles Lee, le chef décorateur, a conçu un intérieur conforme à la réalité, équipé pour répondre aux désirs de mise en scène du réalisateur et aux nombreux effets spéciaux. En ce qui concerne les prises de vue extérieures, l'équipe a reçu l'autorisation de tourner sur l'USS Silversides, un vrai sous-marin de la Seconde Guerre mondiale qui envoya 23 bâtiments japonais par le fond. Normalement basé à Muskegon, dans le Michigan, le sous-marin a été remorqué jusqu'au lac Michigan où ont eu lieu les prises de vues.
Pour mettre en scène son film Abîmes, David Twohy n'avait pas envie de réunir tous les clichés du genre tant les grands classiques ont imposé des principes, des axes et des ambiances mais au contraire d'écrire une histoire qui soit originale, une sorte de huis clos surnaturel où les protagonistes seraient piégés dans le pire des endroits.
Certaines scènes navales ont été filmées avec des maquettes, d'autres effets ont été réalisés avec des images de synthèse ou des effets optiques.