L’affiche des Moissons du Ciel s’inspire de deux des plus grandes peintures rurales américaines. La première n'est autre que la fameuse Maison près de la voie ferrée d'Edward Hopper (1925). La seconde, d’Andrew Wyeth, s’intitule Christina's World (1948). Empilées l'une sur l'autre, les deux œuvres composent l'affiche du film.
Le directeur de la photographie Néstor Almendros était en train de perdre la vue au moment où le tournage a débuté. Son assistant a dû prendre en Polaroid toutes les scènes, afin de les analyser au mieux. Comme les conditions de tournage nécessitaient un travail rythmé selon des critères horaires particuliers (notamment pendant les heures du matin et du soir entre chien et loup), il a eu le temps de construire cette fameuse ambiance "magique" ou "poétique" propre à Malick, d'où se dégage selon lui une "une beauté romantique incandescante".
Même s'il ne s'agit que de son deuxième film, Terrence Malick rend déjà légendaire son incapacité à se soumettre au "final cut" des producteurs, lui qui entend construire son projet selon ses propres critères. Pour ce film, c'est Bert Schneider qui en fait les frais ; ce dernier se retrouve contraint à mettre sa maison en hypothèque après un dépassement de budget de près d'un million de dollars. Cette cohabitation impossible se renouvellera sur La Ligne rouge, où le cinéaste ira même jusqu'à refuser l'accès au tournage à ses financeurs.
Richard Gere, jusque là acteur pour des séries diverses, obtient ici son premier grand rôle au cinéma alors qu'il a déjà 29 ans. Fils de fermier, il incarne suffisamment la "classe ouvrière" selon Malick, qui avait initialement pensé à John Travolta, obligé de décliner l'offre au dernier moment car la chaîne ABC n'a pas voulu le libérer de ses engagements sur la série Welcome back, Kotter. C'est Carrie Fisher qui devait lui donner la réplique. Al Pacino et Dustin Hoffman ont quant à eux tous deux refusé le rôle.
La scène des criquets en ascension vers le ciel a été tournée à l'envers ; les criquets sont en réalité des cacahuètes lancées depuis un hélicoptère, tandis que les acteurs marchent à l'envers.
Le tournage des Moissons du ciel a duré près d'un an. Alors que celui-ci avait déjà commencé, Terrence Malick a jeté le scénario et suivi ses acteurs au plus près, leur laissant tout le loisir de trouver eux-mêmes leur histoire. Deux années ont ensuite été nécessaires pour finaliser le montage du film.
Alors que le montage était en cours depuis un an, Terrence Malick a rappelé Sam Shepard pour tourner de nouveaux plans serrés qu'il a ensuite pu intégrer au film.
Les Moissons du ciel est une libre adaptation de l'histoire de Milady dans Les Trois Mousquetaires d'Alexandre Dumas.
Après le tournage des Moissons du ciel, Terrence Malick avait déjà un autre projet en tête intitulé Q, pour la Paramount. Si quelques plans ont été tournés en repérage, la production a finalement dû être abandonnée en raison de trop nombreuses difficultés. Malick ne tournera plus jusqu'à La Ligne rouge, en 1998, soit vingt ans plus tard. Certaines idées de Q ont été retravaillées pour The Tree of Life et Voyage of Time.