当初、本格日米合作SF超大作として宣伝されたが、実際の公開に際してはテレビアニメ『巨人の星』の劇場版が併映となり、興行成績は芳しくなかった。テレビに押されて日本映画界の斜陽が加速していた当時、前述の莫大な製作費をすべて肩代わりしたのに興行成績を挙げられなかったという結果は重く、以降の東宝に日米合作映画の製作は行わないという結論をもたらした。海外では、原作に基づいた "Latitude Zero" のほか、『海底軍艦』の英題に基づいて『Atragon II』の題名でも公開されている。同様に、ドイツでは『U4000』という題名になっている。
日本人キャストでは、「英語を話せる俳優」を中心に人選がなされ、宝田明、岡田眞澄、平田昭彦ら英語力の優れた映画俳優が起用されたほか、元宝塚歌劇団でミュージカルなどの舞台で活躍していた黒木ひかるが「黒い蛾」を演じた。また、当初の岡田博士役には佐々木孝丸が予定されていたが体調不良で降板し、日系カナダ人の中村哲に交代した。台詞はすべて英語で撮影され、日本語版はアフレコで日本語に吹き替えられている。なお、円谷英二特技監督と本多猪四郎監督のコンビは本作が最後となった。公開の数か月後、『コント55号 宇宙大冒険』には本作の映像が特撮シーンとして一部のみ使用された。
当初、アメリカ側のキャストの諸費用はアンバサダー（ドン＝シャープ）、日本側のキャスト及びスタッフは東宝、製作費（公称3億6,000万円、実質2億9,000万円）は折半として契約がまとまり、『海底大戦争 -緯度ゼロ-』の仮題で製作発表された。撮影が始まって2週間後には、ドン＝シャープ側の資金調達が困難となり、最終的にドン＝シャーププロが倒産してしまったため、撮影が一時中断された。さらに、契約不履行でアメリカ側のキャストが帰国すると言い出したため、ドン＝シャープ側が支払うべきギャランティーと製作費をすべて東宝が負担することで撮影を再開し、完成させることになった。製作費の大部分はアメリカ側キャストのギャラであり、1969年（昭和44年）製作の東宝映画では、この作品の直後に公開された戦争大作『日本海大海戦』の予算を大幅に超える結果となった。特殊撮影は、海上や海中のシーンが多いため砧撮影所のオープンプールで撮影された。潜水球を遊泳中のバートンと甲保が見つけるシーンは、冬の真っただ中である1969年1月17日に撮影されたが、ボイラーを用いて水温を39.5度まで上げて撮影された。2時間近く熱湯の中にいたため、撮影スタッフはのぼせてしまった。ラストのブラッドロック島が大爆発を起こす俯瞰シーンは、オープンプールの周りにレールを敷き、高さ6mの足場を組んで撮影した。あまりの爆発の大きさに、事前に消防署に連絡していたにもかかわらず消防車が撮影所に駆け付けたという。
本作の起源は、1940年代にNBCラジオで放送された、テッド・シャードマン原作の"Tales of Latitude Zero"（緯度0の物語）である。シャードマンは1960年代から、"Tales of Latitude Zero"の映画化を試み、企画をドン＝シャーププロに持ち込んで、1967年に東宝の重役であった藤本真澄が渡米した際、日米合作企画として持ちかけたことで実現した。当時のアメリカ映画界は制作費の安い日本との合作を、予算調達に行き詰った邦画界は日米合作による低迷打開を、それぞれ模索していた時期であった。なお、当初のドン＝シャーププロはアンバサダープロと名乗っており、初期脚本にはそちらの記名がある。東宝では1966年（昭和41年）にSFメカニック映画『空飛ぶ戦艦』が企画検討されたが、本作がそれに替わった。『空飛ぶ戦艦』は円谷プロの『マイティジャック』として蘇ることとなる。70ミリパナビジョン大作での案もあったが、当時の日本に機材がなかったため、実現しなかった。
自社開発タイトルの他にも、事業停止や経営破綻したゲームメーカーからタイトルの版権や各種権利を譲受することもある。1998年3月に和議を申請したコンパイル（2003年11月に破産）から、和議申請と同時に『ぷよぷよ』の知的財産権を、コンパイルにおける『ぷよぷよ』の商標使用権が切れた直後の2003年には『ぷよぷよ』の販売権をそれぞれ譲受している。アトラスブランドを保有していたインデックスが2013年6月に民事再生手続を申請し（旧：インデックスは2014年4月に民事再生手続廃止の上、同年7月に破産）、2013年9月にセガがインデックスの再生スポンサーとなったと同時に、セガは事業引受会社となる100%子会社のセガドリームを設立した。同年11月にインデックスの新旧分離とこれに伴うアトラスの全権利を譲受したと同時に、セガドリームの社名はインデックス（後のアトラス〈新社〉）に変更された。これによりセガは子会社を通じてではあるものの、アトラスの人気シリーズである『真・女神転生』シリーズ（『ペルソナ』シリーズ含む）、『世界樹の迷宮』シリーズなどのアトラスの全権利を手に入れることとなった。2015年4月に経営危機が表面化したイメージエポック （2015年5月に破産）から、『セブンスドラゴンシリーズ』の開発権並びに『STELLA GLOW』の発売権をそれぞれ譲受している（知的財産権は親会社であるセガホールディングスが譲受）。2016年9月にテクノソフトの全権利を保有していたトゥエンティワンから、テクノソフトが発売していた全作品の製造・販売権を譲受している（知的財産権は親会社であるセガホールディングスが譲受）。尚、『ぷよぷよ』、『セブンスドラゴンシリーズ』、『STELLA GLOW』、テクノソフトの作品の知的財産権は後述の通りセガホールディングスが保有し、セガゲームスは開発・製造・販売のみを担当している。子会社のアトラスのタイトルの全権利はアトラスとセガホールディングスの共同保有となっている。