Em 24 de março de 2015, a Smoke House Pictures, produtora fundada por George Clooney e Grant Heslov, anunciou que produziria "Animais Noturnos", um terror baseado no romance de 1993, "Tony e Susan", escrito por Austin Wright. Tom Ford foi selecionado para dirigir o filme baseado em seu próprio roteiro. No dia seguinte, Jake Gyllenhaal foi selecionado como protagonista, enquanto que Amy Adams estava em negociações para o papel de Susan. Joaquin Phoenix e Aaron Taylor-Johnson também foram consultados. Os direitos de distribuição do filme foram adquiridos pela Focus Features em 17 de maio de 2015, enquanto a Universal Pictures ficou responsável pela distribuição internacional. A produção consistiu em um orçamento de um pouco mais de 20 milhões de dólares, tornando o filme com o maior investimento do Festival de Cinema de Cannes de 2015. Em 6 de agosto e 2015, Taylor-Johnson foi confirmado para um papel misterioso, que representa uma ameaça para Gyllenhaal Tony, personagem da família. Michael Shannon também foi adicionado ao elenco, interpretando um detetive que investiga o violento incidente. Em 28 de agosto de 2015, Armie Hammer também se juntou ao elenco do filme, interpretando Walker Morrow, marido da personagem de Amy Adams. Em 9 de setembro de 2015, Isla Fisher se juntou ao elenco do filme, interpretando Laura Hastings, esposa de Tony. Em 18 de setembro de 2015, Ellie Bamber foi confirmada como a filha de Tony. Em 30 de setembro de 2015, Robert Aramayo foi adicionado ao elenco. Em 5 de outubro de 2015, Karl Glusman assinou um contrato para estrelar o filme. Em 8 de outubro de 2015, Pedro Nyong também integrou o elenco.