Фильм снимался на протяжении двух лет в обстановке строгой секретности в Польше (город Лодзь) с местными актёрами, а затем съёмочная группа переехала в Лос-Анджелес, где доснимала оставшиеся сцены.

«Внутренняя империя» целиком снята на цифровую камеру. По окончании съёмок Дэвид Линч сказал, что впредь всегда будет работать только с цифровой видеокамерой.

В фильме появляются три человека, одетых в большие кроличьи костюмы: два из них сидят на диване, третий гладит бельё. Кроликов озвучивают Наоми Уоттс, Лора Хэрринг и Скотт Коффи. Все трое актёров уже играли у Линча в фильме «Малхолланд Драйв», а кроме того, Скотт Коффи снял для Уоттс экспериментальный фильм «Элли Паркер».

Песню «Ghost of love» в фильме исполняет сам Линч.

Во время монтажа картины Дэвид разошелся со своей супругой Мэри Суини.
Часть материала в фильме показана в черно-белом цвете.

Название фильма возникло совершенно случайно. Однажды в разговоре с режиссером Дэвидом Линчем актриса Лора Дерн упомянула, что ее муж родом из Внутренней Империи — так называется область к востоку от округа Лос-Анджелес, включая Риверсайд и округ Сан-Бернадино. Впоследствии Линч признавался, что после этого он перестал слушать то, что говорила Лора, потому что был совершенно зачарован звучанием слов «Внутренняя Империя». В конце концов Дэвид Линч решил назвать так свой новый фильм. Когда режиссера спрашивали, почему он выбрал такое название, он отвечал: «Потому что мне нравится слово «внутренний». И мне нравится слово «империя».

В 2007 году вышло режиссёрское дополнение к фильму продолжительностью 76 минут под названием «More Things That Happened», состоящее из сцен, не вошедших в основной хронометраж. В нём более подробно показана жизнь Никки / Сью со Смити, а также раскрывается история знакомства Потерявшейся девушки (англ. Lost Girl) и Призрака (англ. Phantom).