La série est adaptée des comics éponymes écrits par Alan Moore sur des illustrations de Dave Gibbons, publiés chez DC Comics entre 1986 et 1987. Il s’agit de la deuxième tentative d’adaptation pour la télévision. Au début des années 90, Terry Gilliam avait suggéré une version pour HBO, avec Robin Williams, Jamie Lee Curtis et Kevin Costner au casting. Toutefois, le projet a été abandonné, faute d’un budget suffisant. Par ailleurs, en 2009, les comics ont été portés sur grand écran par Zack Snyder, sous le titre Watchmen : Les Gardiens.
HBO avait entamé des discussions préliminaires avec Zack Snyder sur la possibilité de produire une adaptation de Watchmen pour le petit écran, jusqu’à ce que Damon Lindelof entre en négociations avec la chaîne. Il a finalement été confirmé que ce dernier serait showrunner de la série, ce qui marque ses retrouvailles avec HBO après The Leftovers.
Porter Watchmen à l’écran relève d’un rêve d’enfant pour son showrunner, Damon Lindelof : "C’est une histoire qui m’a profondément marquée quand je l’ai lu à l’âge de 13 ans. De la même manière que je souhaitais travailler sur Stark Trek [Star Trek Into Darkness] et sur Alien [Prometheus], c’est un projet que je voulais réaliser et pour lequel je porte une énorme nostalgie.", a-t-il confié.
Damon Lindelof, qui s’était juré de ne jamais travailler plus d’une fois avec le même acteur, a enfreint sa propre règle. En effet, après l’avoir dirigé dans The Leftovers, le créateur a de nouveau sollicité Regina King afin de lui proposer le rôle d’Angela Abraham, qu’elle s’est empressée d’accepter. "La possibilité de faire d’elle la vedette de la série est l’une des raisons pour lesquelles cela en valait la peine. (…) Regina est toujours capable de me surprendre et de m’impressionner par ses choix en tant qu’actrice.", confie-t-il.
Trent Reznor et Atticus Ross, tous deux membres du groupe de métal Nine Inch Nails, ont été choisis pour composer la musique de la série. Célèbres pour leur collaboration avec David Fincher (Millenium, Gone Girl), ils ont notamment été oscarisés pour la bande originale de The Social Network en 2011.