Đạo diễn James Gray lần đầu xác nhận kế hoạch đảm nhiệm vai trò viết kịch bản và đạo diễn cho dự án "Giải mã bí ẩn Ngân Hà" vào ngày 12 tháng 5 năm 2016 tại Liên hoan phim Cannes 2016. Tháng 4 năm 2017, trong quá trình quảng bá cho phim điện ảnh "Thành phố vàng đã mất", Gray đã so sánh câu chuyện của "Giải mã bí ẩn Ngân Hà" với tác phẩm "Giữa lòng tăm tối" của cố nhà văn Joseph Conrad. Grey cũng đề cập rằng anh dự định tác phẩm tiếp theo của mình là "mô tả chân thực nhất về việc du hành vũ trụ trong một phim điện ảnh, về cơ bản có thể nói là 'Không gian là kẻ thù của chúng ta'". Grey cũng xác nhận rằng quá trình quay phim cho "Giải mã bí ẩn Ngân Hà" sẽ bắt đầu vào ngày 17 tháng 7 năm 2017.