Rod Serling écrit lui-même la plupart des scénarios et utilise la science-fiction et le fantastique pour parler des problématiques de la société de l'époque. Et malgré le succès public et critique de La Quatrième Dimension, le créateur proteste régulièrement contre la censure imposée par la chaîne et les sponsors.
Pour cause de contraintes budgétaires durant la saison 2, la chaîne prit la décision de tourner certains épisodes sur vidéo plutôt que sur film. Mais le matériel de l'époque rendait le montage presque impossible. Les six épisodes en question (8, 11, 14, 17, 20 et 22) ont donc été tournés comme des émissions live avec quatre caméras. Au final, l'expérience fut vite abandonnée car elle s'avérait plus contraignante aussi bien d'un point de vue technique qu'artistique.
C'est en 1958, après le succès rencontré par l'épisode "The Time Element" de la série Westinghouse Desilu Playhouse présentée par Desi Arnaz, que Rod Serling devient un scénariste reconnu et qu'il décide de créer La Quatrième Dimension.
Le terme "Twilight zone" (le titre original de la série) est décrit comme une cinquième dimension, celle de l'imagination. Rod Serling l'a choisi parce qu'il aimait sa sonorité, sans savoir que "Twilight zone" est le terme utilisé par les pilotes de l'Air Force pour nommer la zone d'ombre qui leur apparaît lorsqu'ils posent leur avion.
L'anthologie fantastique a vu défiler de grands acteurs comme Buster Keaton, Martin Landau, William Shatner, Burt Reynolds, Robert Duvall, Dennis Hopper, James Coburn, Charles Bronson, Lee Marvin, Peter Falk, Elizabeth Montgomery ou encore Robert Redford.
Bien qu'en général, les personnages de chaque épisode étaient assez peu nombreux, l'épisode 5.05 "La dernière nuit d'un jockey" est le seul de la série réalisé autour d'un unique personnage, interprété par Mickey Rooney.
L'actrice Ida Lupino interprète une star de cinéma dans un épisode de la première saison (1.04 "Du succès au déclin") et réalise un épisode dans la dernière saison (5.25 "Les masques").
Rod Serling, qui était la voix-off de la série, fait un caméo dans le dernier épisode de la première saison (1.36 "Un monde à soi"). Il s'agit de sa première apparition à l'écran. Après cela, et bien qu'étant d'une timidité maladive, il prend l'habitude de présenter les épisodes.
Le thème du générique de la première saison a été composé par le célèbre Bernard Herrmann. En revanche, le thème utilisé à partir de la seconde saison et qui est resté dans toutes les mémoires est une composition de Marius Constant.
Rod Serling proposa au public d'écrire des scénarios de La Quatrième dimension. Il en a reçu plus de 14 000 et en a lui-même lu 500. Seuls deux d'entre eux étaient bons mais aucun ne fut utilisé car ils ne correspondaient pas au format de l'anthologie.
Les saisons 1, 2, 3 et 5 de l'anthologie sont au format trente minutes mais les épisodes de la quatrième saison durent une heure.
A l'origine, la chaîne CBS avait porté son choix sur Orson Welles pour être le narrateur de la série. Mais l'acteur réalisateur se révéla trop cher pour la production.