40% do filme passa-se na água.
James Cameron teve a ideia de criar o filme O Segredo do Abismo aos 17 anos, quando assistia a palestras sobre mergulho profundo no liceu.
Ed Harris (Bud Brigman) na verdade não conseguia respirar o líquido que foi vertido no fato espacial da sua personagem no final do filme. Na realidade, a sua cabeça estava mergulhada num líquido colorido não respirável, pelo que tinha de suster a respiração durante cada tomada, e o capacete tinha de ser esvaziado rapidamente sempre que ficava sem ar. Também teve de usar lentes de contacto especiais para ver através do líquido.
O escritor de ficção científica Orson Scott Card foi contratado para criar histórias baseadas no argumento de James Cameron, descrevendo a história e o percurso de cada uma das personagens principais.
As cenas subaquáticas foram filmadas na central nuclear de Cherokee, que estava fechada, na central nuclear inacabada de Owensby Road, na Carolina do Sul, e no maior lago subterrâneo do mundo, na cidade de Bonne Terre (Missouri), nos Estados Unidos.
A 26 de março de 2012, o realizador e oceanógrafo amador americano James Cameron tornou-se a terceira pessoa a chegar ao fundo da Fossa das Marianas, o local mais profundo do mundo abaixo do nível do mar, numa embarcação submersível especialmente concebida para resistir a grandes pressões. Além da investigação, o seu objetivo era filmar imagens únicas para os seus outros documentários e longas-metragens.
Embora todos os atores tivessem um mergulhador de segurança por perto durante as filmagens subaquáticas, o realizador James Cameron não tinha. Ele tinha apenas um aparelho de respiração com suprimento de ar para 75 minutos. O assistente de realização tinha de vigiar o tempo e avisar James Cameron com 15 minutos de antecedência. No entanto, um dia esqueceu-se e o realizador só percebeu quando ficou sem ar. Felizmente, conseguiu nadar para longe sem ajuda.
As máscaras de mergulho usadas pelos atores em O Segredo do Abismo na verdade não existem. Foram feitas sob encomenda com um design que permitia ver melhor os seus rostos. Também tinham microfones montados nelas, gravando diálogos em tempo real. Os sons indesejados dos fatos gravados juntamente com os diálogos foram suprimidos no estúdio de som.
Foram necessários 26.000 metros cúbicos (26.000.000 de litros) de água para encher o tanque onde decorreram as filmagens; a profundidade do tanque era de 12 metros. Na altura, foi o maior depósito de água utilizado para filmar um filme.
Foi o primeiro filme onde foi utilizado o software de design gráfico Adobe Photoshop.
Foram utilizados cinco ratos na cena de imersão do rato com fluorocarbono.
Os atores tiveram de fazer cursos para se tornarem mergulhadores certificados antes de filmarem o filme.
Michael Cameron, irmão do realizador James Cameron, interpreta um tripulante morto num submarino.
O Capitão DeMarco (J. Kenneth Campbell) ia ser originalmente interpretado por Lance Henriksen.
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