Serenity est l'adaptation sur grand écran de la série télévisée Firefly, programmée aux Etats-Unis en 2002 sur la FOX (et au printemps 2005 en France sur la chaîne Sérieclub). Mais la chaîne américaine a décidé de mettre un terme à la diffusion de la série au bout de quinze épisodes (les trois derniers n'ayant même pas été diffusés...), soit à peine une demi-saison. Universal Pictures a acheté les droits de la série à son créateur, Joss Whedon, pour en tirer ce long métrage. Entretemps, l'intégralité de la série est parue en DVD, en 2004.
Le créateur de la série n'est autre que le réalisateur de Serenity, Joss Whedon, qui fut à l'origine de la série Buffy contre les vampires en 1997, puis Angel en 1999. On retrouvait déjà ce scénariste au générique de Buffy, tueuse de vampires (1992), le film qui inspira (lointainement) le programme télévisé à succès, mais aussi du dessin animé Toy Story (1995). Serenity est son premier long métrage comme réalisateur.
Aux côtés des acteurs "historiques" de la série, on remarque la présence d'un nouveau venu dans cet univers futuriste Chiwetel Ejiofor, vu notamment chez Steven Spielberg, Stephen Frears et Woody Allen. Dans Serenity, il incarne un opérateur animé des pires intentions...
Fait rare pour un long métrage adapté d'une série télévisée, le casting d'origine est respecté. Les neuf comédiens principaux de Firefly, de Nathan Fillion à Gina Torres en passant par Alan Tudyk et Adam Baldwyn, ont en effet accepté de reprendre leur rôle dans Serenity. Nous avions réuni 9 interprètes qui étaient nés pour jouer ces rôles. Lorsque la série s'interrompit, il était clair à mes yeux que l'histoire devait continuer. Ni mes acteurs ni moi n'avions encore tout dit. Et c'est ainsi qu'est né ce projet Serenity, explique Joss Whedon.
La photo de Serenity est signée Jack N. Green, connu pour sa longue collaboration avec Clint Eastwood. Il fut en effet le chef-opérateur de tous les films de l'acteur-réalisateur entre Le Maître de guerre (1990) et Space Cowboys (2000).
Serenity a été présenté en avant-première au Festival de Deauville en 2005, en présence des comédiens Nathan Fillion et Summer Glau.