Die Entwicklung von Alien: Romulus begann bereits während der Produktion von Alien: Covenant, als Fede Álvarez mit einem Produzenten von Ridley Scotts Produktionsfirma Scott Free in Kontakt trat und die Idee für diesen Film einreichte. Ridley Scott gefiel das Treatment, aber aufgrund seiner eigenen Pläne für die Alien-Reihe war eine frühere Produktion ungünstig. Nach der Übernahme von 21st Century Fox durch Disney wurden Pläne für mehrere Franchise-Projekte, darunter auch Alien, bekanntgegeben. Álvarez wurde im Frühjahr 2022 kontaktiert, und im März 2022 übernahm er offiziell die Regie und das Drehbuch.

Bei der Gestaltung des Films legten Álvarez und sein Team Wert darauf, zur ursprünglichen Form der Alien-Filme zurückzukehren und stützten sich dabei auf Konzepte der ursprünglichen Künstler wie Ron Cobb und HR Giger. Die Dreharbeiten fanden im Jahr 2023 in Budapest statt.

Eine besondere Herausforderung war die Nachstellung des Androiden Rook, der dem Androiden Ash aus dem Originalfilm ähnelt und mittels CGI und Archivdaten von Ian Holm realisiert wurde. Die Filmmusik komponierte Benjamin Wallfisch, wobei er Themen aus Alien, Aliens und Prometheus in den Soundtrack integrierte.