Brad Pitt e Jennifer Aniston compraram os direitos de adaptação do livro de Audrey Niffenegger antes mesmo dele ser lançado. Na época era intenção da dupla também estrelar o filme.
David Fincher, Gus Van Sant e Steven Spielberg receberam propostas para dirigir Te Amarei para Sempre, mas todos recusaram.
Eva Green esteve interessada em interpretar Clare Abshire.
Adrien Brody era o intérprete predileto do autor Audrey Niffenegger para interpretar Henry DeTamble.
Após o término das filmagens Eric Bana raspou o cabelo para Star Trek (2009). Como foi necessário rodar novas cenas para Te Amarei para Sempre, as filmagens apenas ocorreram quando o cabelo do ator cresceu novamente. Este atraso fez com que a estreia do filme nos cinemas fosse adiada em quase um ano.
As filmagens ocorreram entre 19 de setembro e 27 de novembro de 2007.