アレクセイ・ゲルマンがストルガツキー兄弟のSF小説「神様はつらい」［邦訳は太田多耕訳『世界SF全集24　ゴール、グロモワ、ストルガツキー兄弟』（早川書房、1970年）所収］映画化に向けて動いていると報じられた際、その報道は世の映画関係者の間にかなりの驚きをもたらし、強い好奇心をかき立てたといわれる。その理由としては、ゲルマンがそれまでに作ってきた映画の主題はいずれもソビエト連邦成立以降を時代背景とし、かつ実際の歴史的出来事に材を採ったものであり、この作家が空想科学小説を原作とする作品を撮ることなど、ほとんど誰も想定していなかったからである。

しかし実のところ、ゲルマンは1964年に発表された「神様はつらい」を自身の監督第一作の原作にしようと目論んでいた。一説によると、刊行直後に早くも映画化を考え始めたとされる。そして彼は、『七番目の道連れ』（67）をグリゴーリー・アローノフと共同監督した直後の1968年に、同小説に基づく脚本第一稿を書き上げていた。

だが1968年8月下旬に、チェコスロヴァキアの自由化政策（プラハの春）に対してソ連率いるワルシャワ条約機構軍が軍事介入をおこない、チェコ全土を占領したうえ指導者を逮捕しモスクワへ連行した。このいわゆる「チェコ事件」によって、「神様はつらい」映画化の可能性の芽は摘み取られてしまった。

ゲルマンが本作の撮影に着手したのは、映画化の構想を立ててから実に約35年後にあたる2000年のことだ。しかし撮影にも長期を費やし、すべての素材を撮り終えたのは2006年のことだった。

撮影に臨み、ゲルマンはいつも通り、劇中に登場する異星都市アルカナルを──今回描かれるのは、従来の作品と違って架空の世界であったにも関わらず──本物らしく見せるために調査をし、細部に注意を払っていた。

撮影は、チェコ共和国とロシアでおこなわれた。撮影を担当したのは、『フルスタリョフ、車を！』を手がけたウラジーミル・イリネと、『スラム砦の伝説』（セルゲイ・パラジャーノフ、84）や『ムムー』（ユーリー・グルィモフ、98）のユーリー・クリメンコの二人である。

主人公ルマータ役を演じるのは、『ミッション・イン・モスクワ』（ヴァディム・シメリェフ、06）、『ナイト・アベンジャー』（アンドレイ・マーモントフ、11、DVD発売のみ）のレオニド・ヤルモルニク（1954年～）。ヤルモルニクは、本作の製作者も兼任している。ルマータの友人パムパ男爵役を演じているのは、ゲルマンの前作『フルスタリョフ、車を！』（98）で主人公ユーリー・クレンスキーを演じたユーリー・アレクセーヴィチ・ツリロ（1946年～）。　エキストラも全員、ゲルマン自身が選んでいる。

撮影が長引いた一因には、ゲルマンが細部に徹底的にこだわるいつもの姿勢を貫いていた事実もあるようだ。六年間におよぶ撮影期間中、老齢の俳優のなかには亡くなってしまった者もいた。さらに編集に、約五年もの歳月を要することになる。

製作が最終段階に入っていた2013年2月21日に、監督が亡くなる。しかしこの時点で、映画はほとんど完成していた。妻で同作の共同脚本を手がけたスヴェトラーナ・カルマリータと、息子で映画監督のアレクセイ・ゲルマン・ジュニア（1976年～）が、ポスト・プロダクションの最終工程を引き継ぎ、『神々のたそがれ』は完成へと導かれた。