SANCTUM est l'adaptation sur grand écran de faits réels qui sont arrivés au spéléogue Andrew Wight, lors d'une expédition de plongée pour explorer un réseau de cavernes souterraines situé sous la plaine de Nullarbor, en Australie. Alors qu'ils étaient sous l'eau, les plongeurs ont été bloqués suite à l'effondrement de l'entrée du réseau à cause d'un orage. Une mission de sauvetage a été organisée, et personne n'est mort. Wight a ensuite décidé de tirer de cette expérience un script, avec l'aide du scénariste John Garvin, pour développer un film sur son aventure. Ils ont ensuite confié la réalisation du film à Alister Grierson, un jeune cinéaste australien dont SANCTUM est le deuxième long métrage pour le grand écran.

James Cameron, qui est lui-même un habitué des eaux profondes (TITANIC, ABYSS, ALIENS OF THE DEEP et LES FANTÔMES DU TITANIC), a été séduit par l'idée de tirer un film de cette expérience et a accepté d'être producteur exécutif de SANCTUM. Le scénariste du film, John Garvin, est lui aussi un plongeur expérimenté, et fait d'ailleurs partie du casting des comédiens jouant les spéléologues dans le film.

Pour la 3D, l'équipe a fait appel à Chuck Comisky, qui avait déjà travaillé avec Cameron sur ses deux documentaires et sur son dernier film, AVATAR.

Pour les besoins du film, le chef décorateur Nicholas McCallum a construit une cascade de quatorze mètres de haut. Des trombes d'eau se déversaient depuis son sommet grâce à une pompe qui crachait 20 000 litres d'eau à la minute. Il explique : "Nous avons construit les différentes parties de notre labyrinthe de grottes en béton pour que les acteurs puissent escalader les décors sans les faire bouger, et pour nous permettre de les réutiliser dans des scènes sous-marines. Quand nous avions fini de tourner en studio avec un décor, il était plongé dans un bassin qui contenait sept millions de litres d'eau."