Początkowo to Natalie Portman miała zagrać rolę Sonmi-451. Aktorka była związana z projektem już od czasu pracy na planie filmu "V jak Vendetta", kiedy to dała Lanie Wachowski egzemplarz książki Davida Mitchella. W 2010 roku Portman zrezygnowała jednak z roli po tym jak dowiedziała się, że jest w ciąży. Mimo to otrzymała od twórców specjalne podziękowania w napisach końcowych.
James McAvoy był brany pod uwagę do zagrania w tym filmie.
Benedict Cumberbatch wziął udział w castingu do jednej z ról.
Rozważano powierzenie jednej z ról Ianowi McKellenowi.
Kalendarz wiszący na ścianie w domu Luisy Rey pokazuje wrzesień 1973 roku. Widzimy, że według kalendarza pierwszym dniem tego miesiąca jest piątek. W rzeczywistości jednak była to sobota.
Samochody Volkswagen Beetles pierwszej generacji były znane z możliwości unoszenia się na wodzie. Tak więc po zepchnięciu z mostu do wody samochód Luisy Rey nie zatonąłby tak szybko.
Podczas sceny rozgrywającej się w 1973 roku Sixsmith mówi, że jego siostrzenica zapisała się do Caius College, uczelni wchodzącej w skład Uniwersytetu w Cambridge. Uczelnia ta zaczęła jednak przyjmować kobiety dopiero w 1979 roku.
Podczas sceny rozgrywającej się w 1973 roku, kiedy Luisa Rey rozmawia z Joe Napierem, na półce w jej mieszkaniu możemy zauważyć książkę Johna Gardnera pod tytułem "Win, Lose or Die", która po raz pierwszy opublikowano w 1989 roku. Na tej samej półce leży także powieść "The Defector" Howarda Reynoldsa, po raz pierwszy wydana w 1987 roku.
Film kręcono w Dumbarton, Edynburgu, Glasgow (Szkocja, Wielka Brytania), Sa Calobra, na Majorce (Hiszpania), Berlinie, Düsseldorfie i Poczdamie (Niemcy).
Zdjęcia kręcono od 16 września do grudnia 2011 roku.
W okresie kręcenia zdjęć do filmu w Hiszpanii Halle Berry złamała prawą stopę. Na skutek tego zaistniała obawa, że będzie musiała wycofać się produkcji. Ostatecznie jednak do tego nie doszło, a plan zdjęć tak ułożono, aby był jak najmniej uciążliwy dla aktorki.
Lana Wachowski otrzymała książkę "Atlas chmur" od Natalie Portman w 2005 roku, na planie filmu "V jak vendetta". Powieść tak zainteresowała reżyserkę, że już rok później rodzeństwo Wachowskich napisało pierwszy zarys scenariusz do filmu będącego adaptacją utworu.
Film był kręcony równolegle przez dwie ekipy filmowe: jedną kierowaną przez Toma Tykwera, drugą przez rodzeństwo Wachowskich. Oprócz aktorów i reżyserów, każdy członek ekipy pracował tylko w jednej z grup i nie miał udziału w pracach drugiej.