Certains noms de différents personnages de la série semblent être repris en hommage à certains noms pouvant apparaître dans les génériques des films
L'origine du nom de Cameron viendrait de James Cameron, le réalisateur du 1er Terminator.
L'origine du nom de James Ellison viendrait quant à lui de Harlan Ellison, grand écrivain de science fiction, mis à l'honneur dans le générique du premier opus Terminator.
La série a été officiellement annulée après la deuxième saison et ne sera donc pas sur les grilles de rentrée de la FOX, en 2010.
Le 9 novembre 2005, Variety annonce qu'une série télévisée basée sur la franchise Terminator était en production auprès de C2 Pictures, qui a également produit Terminator 3: le soulèvement des machines, en association avec Warner Bros Television. La FOX rejoint le projet en autorisant l'épisode pilote dont le scénario serait signé Josh Friedman. Ce dernier serait également producteur exécutif de la série, en collaboration avec Andrew Vajna, Mario Kassar et James Middleton.
La série, initialement intitulée The Sarah Connor Chronicles (Les Chroniques de Sarah Connor), se concentre sur le personnage de Sarah Connor qui fuit avec son fils après les événements de Terminator 2: Le Jugement dernier. Middleton déclare à propos du personnage qu'« elle a le poids du monde sur les épaules et doit également élever son fils adolescent qui pourrait être le salut de l'humanité ». Friedman ajoute que la série comprendra moins de séquences d'action à cause du budget plus restreint de la télévision, par rapport aux films du genre.
La FOX autorise la production le 28 août 2006, après que Warner Bros Television engage David Nutter pour réaliser l'épisode pilote. La série fait partie des sept nouvelles émissions choisies par la FOX pour la saison 2007-2008.
Lors d'une interview, le 20 juin 2007, Friedman déclare que la série ne tournerait pas autour d'une intrigue du type « Terminator de la semaine » et que Sarah Connor, son fils et Cameron Phillips (un modèle de terminator avancé, envoyé du futur pour les protéger) auraient d'autres menaces à traiter que des terminators. Skynet ferait également son apparition alors que la série avance. De plus, Friedman ajoute que les événements de Terminator 3 : le soulèvement des machines se déroulent dans une ligne du temps autre que celle de la série. En plus d'avoir complètement planifié l'arc narratif de la première saison, Friedman a une bonne idée de l'intrigue des trois saisons suivantes.
Lors de la rencontre qui eut lieu au cours de l'été 2007 du Television Critics Association, Peter Liguori, de la FOX, dit qu'une scène particulière de l'épisode pilote, impliquant un Terminator se faisant passer pour un enseignant attaquant John durant les cours, devrait être adaptée, après la fusillade de l'université Virginia Tech. Bien que cette scène ait finalement été incorporée dans l'épisode, une autre scène, montrant des étudiants après les événements alors que l'agent du FBI Ellison constate les dégâts, a été supprimée.
L'équipe de production de la série annonce lors de la rencontre de cette même Television Critics Association en juillet 2008 que la deuxième saison serait moins « série » et davantage « feuilleton ».
Le processus de casting de la série prend seize semaines durant lesquelles les producteurs auditionnent des acteurs non seulement américains, mais également australiens, canadiens et britanniques. Plus de 300 actrices ont été auditionnées pour le rôle de Sarah Connor, l'héroïne de la série. Friedman décrit l'actrice qu'il recherche comme quelqu'un « qui personnifie cet esprit et qui est crédible dans ce rôle et pas une quelconque chose glamour, hollywoodienne semblant d'actrice ». Après qu'un ami lui recommande l'actrice Lena Headey pour ce rôle, Friedman visionne son audition, et pense qu'elle est « une femme très très résistante ». Headey obtient officiellement le rôle le 7 novembre 2006.
Le 7 décembre 2006, Thomas Dekker est annoncé pour incarner John Connor, âgé de 15 ans. L'agent de Dekker menace de le retirer de la série Heroes, afin de s'assurer que son personnage Zach n'y soit pas homosexuel, croyant que cela amoindrirait les chances de Dekker d'obtenir le rôle de John Connor. Dekker déclare à propos des films Terminator : «C'étaient mes films préférés quand j'étais plus jeune. Donc, c'est vraiment ironique que je sois amené à faire cela. Et je sais que pour la plus jeune génération et pour moi, John était aussi important que Sarah, et je connais beaucoup de personnes qui sont très attachées à John. »
Les deux derniers membres principaux de la distribution, Richard T. Jones et Summer Glau, ont été présentés respectivement en janvier et février 2007. Jones assimile son personnage, un agent du FBI, à celui de Tommy Lee Jones dans Le Fugitif. De plus, la production l'autorise à improviser quelques lignes de son personnage pour fournir « un peu d'effet comique » à la série. À l'inverse de Dekker, Glau ne connaissait pas la série des Terminator avant de se voir engager pour jouer Cameron Phillips, dont le rôle dans la série était gardé secret. Secret qu'elle dévoile plus tard en indiquant qu'elle incarne un terminator envoyé du futur pour protéger John.. Friedman voulait déjà attribuer un rôle à Glau dans un épisode pilote qu'il avait écrit quatre ans avant The Sarah Connor Chronicles, mais elle devait déjà tourner Serenity. Glau déclare qu'elle s'est sentie « intimidée » par le rôle parce que son personnage avait à la fois des caractéristiques humaines et robotiques.
Le rôle de Cromartie, un terminator envoyé pour tuer John Connor, fut d'abord attribué à Owain Yeoman, qui apparaît dans le pilote. La presse spécialisée rapporte le 24 septembre 2007 que Garret Dillahunt rejoint la série pour ce même rôle.
La FOX annonce en avril 2008 que Brian Austin Green serait un membre régulier de la distribution lors de la deuxième saison. La chanteuse du groupe Garbage, Shirley Manson, jouera le rôle de Catherine Weaver, PDG de Zeira Corp lors de la seconde saison. En juin, la vedette de La Force du destin, Leven Rambin, est enrôlée en tant que Riley, une nouvelle amie d'école de John.
L'épisode pilote est essentiellement tourné à Albuquerque, au Nouveau-Mexique à partir du 24 janvier 2007 pendant environ un mois. Les épisodes suivants de la série sont filmés dans le « backlot » des studios Warner Bros en Californie, où était monté le plateau utilisé pour la série Gilmore Girls dans le cadre de leur ville fictive, Stars Hollow.
Le doublage en français de la série est assuré par Dubbing Brothers, sous la direction artistique de José Luccioni.
En France, TF1 a acheté les droits de diffusion de la série et elle devait être diffusée durant la période 2008-2009, elle a finalement été diffusée à partir du 12 février 2009 sur sa filiale, la chaine TMC.
TF1 a diffusé la saison 1 du 18 octobre au 13 décembre 2009. La saison 2 reste cependant inédite , et aucune date de diffusion n'a été communiquée.