El rodaje de la película duró 28 días, el mismo lapso de tiempo de la historia.
Maggie Gyllenhaal (Elizabeth) inicialmente rechazó el papel en la película, pero el director Richard Kelly finalmente la convenció.
En el escritorio del profesor Monnitoff (Noah Wyle) se puede ver el libro del astrofísico Stephen Hawking "Breve historia del tiempo", que se publicó el mismo año que la película. El libro explica que los viajes en el tiempo son factibles.
Jake Gyllenhaal (Donnie Darko) y Maggie Gyllenhaal (Elizabeth Darko) también son hermanos en la vida real.
La película fue el debut actoral de Seth Rogen.
En 2006, la revista británica Empire clasificó la película en segundo lugar en su lista de las 50 mejores películas independientes de todos los tiempos.
Jason Schwartzman fue considerado para el papel de Donnie, pero lo abandonó debido a un conflicto de programación. El papel finalmente fue para Jake Gyllenhaal.
Al final de la película, la madre de Donnie (Mary McDonnell) aborda el vuelo número 2806, en la puerta 42 y sale a las 12 del mediodía. Es una referencia a la cuenta regresiva que Frank (James Duval) le dio a Donnie (Jake Gyllenhaal): 28 días, 6 horas, 42 minutos y 12 segundos.
En el cine donde va Donnie (Jake Gyllenhaal) con Gretchen (Jena Malone), se proyecta "La última tentación de Cristo" (1988) de Martin Scorsese.
Rose Darko (Mary McDonnell) lee el libro "It" de Stephen King. En el libro, los niños de un pequeño pueblo son aterrorizados por un payaso. Al final de la película, el copiloto del coche de Frank (James Duval) está vestido con un disfraz de payaso.
Originalmente se pensó que el actor Tim Robbins desempeñaría el papel del padre de Donnie.
El director Richard Kelly también consideró a Vince Vaughn y Mark Wahlberg para interpretar a Donnie (Jake Gyllenhaal).
El director Richard Kelly admitió que la película tuvo grandes problemas con la distribución porque los empresas distribuidoras no sabían como atraer a potenciales espectadores.
Debido a los ataques terroristas del 11 de septiembre de 2001 (un mes y medio antes del estreno de la película), fueron eliminados los materiales promocionales, ya que en los posters que aparecía un avión cayendo, lo que provocó que la película fracasara en los cines por falta de publicidad. La película conquistó a los espectadores sólo durante su lanzamiento en DVD, cuando se convirtió en un éxito y en una película de culto.
Durante una visita a la psiquiatra, Donnie Darko (Jake Gyllenhaal) menciona a la actriz Christina Applegate, conocida principalmente por la serie de comedia "Matrimonio con hijos" (1987).
La actriz Neve Campbell audicionó para el papel de Gretchen (Jena Malone).
Frank (James Duval) le dice a Donnie (Jake Gyllenhaal) que el mundo se acabará en 28 días, 6 horas, 42 minutos y 12 segundos, lo que suma 88. Cuando Samantha (Daveigh Chase) le pregunta a Donnie, cuando podrá tener hijos, él le responde que sólo a partir del octavo grado. Donnie le dice a su psiquiatra que su perro murió cuando él tenía 8 años. Según el locutor de televisión, la casa de Jim Cunningham (Patrick Swayze) se apagó poco después de las ocho en punto. El clímax de la película tiene lugar una semana antes de las elecciones presidenciales de 1988. George Bush fue elegido el 8 de noviembre de 1988.