A l'instar de Jumanji, Zathura est un jeu de société propulsant ses joueurs dans un univers magique. Mis en chantiers par les mêmes producteurs (Scott Kroopf et William Teitler), et écrit par le même auteur (Chris Van Allsburg), le film n'est toutefois pas la suite de Jumanji.
Zathura est adapté du roman éponyme de Chris Van Allsburg. C'est la troisième fois qu'une de ses oeuvres est adaptée au cinéma après Jumanji en 1996 et Le Pôle Express en 2003.
Pour trouver les deux jeunes garçons destinés à jouer les rôles principaux, les producteurs ont organisé un casting géant. Ils ont ainsi auditionné plus de 500 garçons dans 5 villes américaines. C'est finalement à New York que les deux jeunes acteurs ont été découverts : Josh Hutcherson, 12 ans, originaire du Kentucky, incarne le frère aîné. Il n'en est toutefois pas à sa première expérience puisqu'il avait déjà participé au tournage du Pôle Express, l'adaptation d'un autre album de Chris Van Allsburg. Danny, le petit frère, est quant à lui interprété par Jonah Bobo, 8 ans, qui est déjà apparu aux cotés de Christopher Walken dans De pères en fils.
L'univers de Zathura se situe dans l'espace tel qu'il était imaginé dans les années 50. Pour rendre hommage à cet esprit, le réalisateur Jon Favreau a fait appel à l'un des experts des effets spéciaux : Stan Winston ( Jurassic Park, Terminator 2 : le jugement dernier...), lauréat de plusieurs Oscars. Mêlant habilement technologies numériques et techniques traditionnelles, les effets spéciaux ont eu pour but de réunir différentes générations de spectateurs autours d'un même univers. "La grande majorité des décors et créatures ont été créés en vrai. Cela donne une impression de réalisme beaucoup plus grande, notamment à ceux de ma génération qui ont grandi avant les effets numériques. Pour moi, trop d'effets numériques dans un film lui donnent l'air d'un jeu vidéo... " explique le réalisateur.
Le chef décorateur J. Michael Riva avoue s'être inspiré du film d'animation Le Geant de fer pour créér le robot de Zathura. Sa construction fut particulièrement délicate : plus de trois mois ont ainsi été nécessaires pour fabriquer le propulseur dorsal à fusées du robot, qui devait être capable d'atteindre des températures de 1500 degrés.
C'est Jon Favreau lui-même qui a réalisé les premières esquisses des Zorgons. " Jon est un dessinateur accompli, raconte le chef décorateur J. Michael Riva. Il avait dessiné un hybride de crocodile et d'iguane, avec un soupçon de T-Rex... J'ai toujours le dessin dans mon bureau : on y trouve déjà tout l'esprit des créatures définitives. " Au final, le costume des Zorgons pesait près de 45 kg. Dans plusieurs scènes, des tiges étaient reliées à certaines parties pour que des marionnettistes extérieurs puissent l'animer. L'acteur portait une cagoule pour écran bleu qui a permis par la suite à l'équipe des effets visuels d'Imageworks d'effacer facilement sa tête.
Dennis Dugan était initialement pressenti derrière la caméra, mais le réalisateur de la comédie Diablesse fut finalement évincé du projet au profit de Jon Favreau (Elfe).