Yıldızlararası, aslında 2006 yılında Steven Spielberg'ün geliştirmeye başladığı bir projeyken, daha sonra yönetmenin programındaki çakışmalar nedeniyle Christopher Nolan'a devredildi. Spielberg, Nolan'a teklifi kendisi götürmüş ve Nolan da anlaşmayı imzalayarak yapımın yönetmenliğini sürdürerek tamamladı.
Yönetmen Nolan'ın Matthew McConaughey'i başrolde oynatmasının sebebi, bu rol için "sıradan bir beyefendi" gerektiği ve onun Mud (2012) filmindeki performansından çok etkilenmiş olması.
Uzay gemilerinde yapılan çekimlerde, oyuncuların rollerinin içine daha rahat girebilmesi için, dışarı baktıklarında ne görmeleri gerektiği pencerelerin olduğu yerlerde monitörlerden yansıtıldı.
Batman Başlıyor (2005), Prestij (2006), Kara Şövalye (2008), Başlangıç (2010) ve Kara Şövalye Yükseliyor (2012) filmlerinde Christopher Nolan ile birlikte çalışmalarına rağmen, Yıldızlararası filmi için Hans Zimmer'a senaryoya erişim izni verilmedi. Ünlü film müziği bestecisi Zimmer, filmin müziklerini filmin konusunu bilmeden yaptı.
Christopher Nolan, Akıl Defteri'nden Kara Şövalye'ye ve PRestije uzanan filmografisinde olduğu gibi bu filmde de senaryoda kardeşi Jonathan Nolan'la birlikte çalıştı.
Jessica Chastain'in karakteri, aslında senaryonun daha önceki taslaklarında genç bir erkek çocuğuydu. Bazı düzenlemelerle karakter dişileştirildi ve rol Chastain'e verildi.
Filmin yapım çalışmaları, Paramount'un lideriğinde başladı. Nolan'ın projeye katılmasıyla birlikte, yönetmenin son zamanlardaki bütün filmlerinin yapımını ve dağıtımını yapan Warner Bros. projeyi almak için hummalı bir çalışma başlattı. Uzlaşabilmek için de iki dev şirket pazarlığa girişti. Warner Bros'un filmin yapımını üstlenmesi karşılığında Friday 13ün gelecek devam filmlerinin ve South Park dizisinin yeni beyazperde uyarlamasının hakları Paramount'a verildi.
Michael Caine, Nolan'a bu film için bir kez daha "evet" dedi. Batman Başlıyor (2005) filminden bu yana Nolan, Caine'e oyuncu kadrosunda yer verirken öte yandan da 2012'de Kara Şövalye Yükseliyor'da beraber çalıştıkları Anne Hathaway de bu filmde rol aldı.
Yıldızlararası'nın hikayesi, Kip Thorne adlı bir fizikçinin çalışmalarına dayanıyor. Senaryoda da Nolan'larla birlikte çalışan Thorne, bilim dünyasında saygın bir yere sahip, fizik ve astrofiziğin özellikle yerçekimi alanında önemli katkıları olan bir bilimadamı olarak biliniyor. Einstein'ın İzafiyet Teorisi'ni inceleyen Thorne, buradan yola çıkarak kara deliklerden geçilerek zamanda yolculuk yapılabileceğinin mümkün olduğunu vurguluyor.
Nolan, bu kez görüntü yönetmeni olarak başta belirlenen Walley Pfister yerine Evrim (2014), Köstebek (2011) ve Aşk (2013) filmlerinin görüntü yönetmenliği yapmış olan Hoyte van Hoytema ile çalıştı.
Yönetmen Christopher Nolan, çektiği her filmde olduğu gibi Yıldızlararası'nın çekimlerinde de gizliliği sağlamak için oldukça hassas davrandı. Ekip içinde de bu gizliliğin korunmasını isteyen Nolan, film için "Flora'nın Mektubu" denmesini istedi. Flora ismi de Nolan'ın kızının isminden gelmekteydi.
Filmde yer alan arşiv görüntüleri filme özel çekilen görüntüler olup daha sonra özel efektlerle eskitilmiştir.
Yönetmennin çocukluğundan da esintiler içeren Yıldızlararası'nı Nolan, "blockbuster'ın altın çağı" nda yer alan bir film olarak tanımlıyor.
Filmin çekimlerinin çoğu 2013 yılının Ağustos ve Eylül aylarında Kanada'nın Alberta eyaletinde gerçekleştirildi. Bazıları (tıpkı Batman Başlıyor filmindeki gibi) İzlanda'da iki hafta gibi bir süre içerisinde çekildi. Bu aynı zamanda yaklaşık 350 kişilik bir teknik ekibin oraya hareket etmesi anlamına geliyor. Oradaki çekimler tamamlanınca da filme Kaliforniya'da devam edildi.