Режиссёрский дебют сценариста и продюсера Саймона Кинберга.

При подготовке к роли Феникса, актриса Софи Тёрнер занималась изучением психических заболеваний.

После нескольких неудачных тест-показов продюсеры подумывали о том, чтобы отказаться от широкого проката в пользу премьеры на стрим-сервисе Hulu, принадлежащему The Walt Disney Company.

Фильм неоднократно подвергался пересъёмкам, из-за чего дата премьеры откладывалась несколько раз. Сначала «Темный Феникс» был назначен на апрель 2018-го, потом перенесен на ноябрь 2018-го, далее был перенос на 14 февраля 2019-го. Наконец, финальную дату релиза установили на 7 июня 2019-го.

Это первый фильм во франшизе, в котором никак не был задействован персонаж Росомахи в исполнении Хью Джекмана, потому что актёр настоял на том, чтобы «Логан» (2017) стал финальным аккордом для Росомахи.

Тай Шеридан, исполнивший роль Циклопа, признался, что не качался для фильма, а просто надевал на съёмки специальный костюм.

Этим фильмом планировали начать новую серию картин о Людях Икс с молодыми героями (Джин Грей, Циклоп, Ночной Змей, Шторм, Мистик, Зверь, Ртуть, Джубили, Ослепительная), уже представленных публике в прежних фильмах, однако из-за неудовлетворительных результатов проката от этих планов пришлось отказаться.