A l'origine, les producteurs de Stargate : Atlantis songe à Ben Browder pour le rôle du Major John Sheppard. Mais, coincé par le tournage de Farscape: The Peacekeeper Wars, ce dernier doit refuser la proposition. Joe Flanigan est alors engagé pour mener l'expédition Atlantis. Plus tard, Browder rejoint la franchise Stargate via SG-1 et le personnage de Cameron Mitchell .
Le Dr Elizabeth Weir apparaît pour la première fois dans la série Stargate SG-1 ("La Cité perdue, 1ère et 2ème partie") sous les traits de l'actrice Jessica Steen. Lorsque Stargate : Atlantis débute, le personnage change d'interprète et est alors incarné par Torri Higginson.
La série a été tournée à Vancouver, en Colombie Britannique. C'est d'ailleurs dans cette région canadienne que sont tournées toutes les séries de la franchise Stargate (Stargate SG-1, Atlantis et Stargate : Universe).