Album thu âm trong khoảng thời gian xấp xỉ 3 tuần từ tháng 9 đến tháng 10 năm 2008.[8] Các phiên thu âm diễn ra tại phòng thu Glenwood Studios ở Burbank, California và Avex Recording Studio ở Honolulu, Hawaii.[4] Như ám chỉ trong tựa đề, 808s & Heartbreak nổi bật với việc sử dụng máy đánh trống Roland TR-808. Lấy cảm hứng từ những nghệ sĩ synthpop và electropop thập niên 1980 như Phil Collins, Gary Numan, TJ Swan và Boy George, West cảm thấy rằng 808 là một công cụ thông minh với mục đích gợi lên cảm xúc; ý tưởng này được Jon Brion giới thiệu cho anh.[9][10] West tận dụng những âm thanh do chiếc 808 tạo ra và điều khiển cao độ để tạo ra một âm thanh điện tử méo mó - hiệu ứng mà anh xem như là "trái tim tan vỡ" (heartbreak). Anh nhận thấy những đặc điểm của thứ âm thanh này đại diện cho trạng thái tinh thần của anh lúc đó.[7] Theo West, chuyện mã vùng "808" của Hawaii thực chất là sự trùng hợp ngẫu nhiên và anh đặt tựa album mà không biết đến điều này.[11] Tuy vậy, biết được điều này đã truyền cảm hứng để anh theo đuổi hướng đi của mình cho album mới.[8] Về hướng đi của âm nhạc, dự định của West, dựa theo lời kể của Mike Dean, là đi khác với những âm thanh đặc trưng của nhịp phách hip hop. Thay vì thế anh đưa vào album những tiếng trống của các bộ lạc.[12] Nhìn chung, West duy trì một cách tiếp cận "tối giản nhưng hiệu quả" đối với phần sản xuất của album.[10][13]

Album cũng nổi bật với việc sử dụng công nghệ biến đổi giọng Auto-Tune. West trước đó từng thử nghiệm kỹ thuật này trong The College Dropout với phần giọng nền cho bài "Jesus Walks" và "Never Let Me Down", nhưng anh chưa hề sử dụng nó đối với giọng hát chính cho tới năm 2008. "Chúng tôi đã thực hiện phối lại 'Lollipop' của Lil Wayne và 'Put On' của Young Jeezy và anh ấy đã phải lòng Auto-Tune", nhà sản xuất Mike Dean giải thích.[12] Đến cuối cùng, West mời T-Pain để dạy cho anh cách tận dụng công nghệ này.[11] West cũng tuyên bố cởi mở rằng anh thích sử dụng Auto-Tune và cảm thấy thất vọng rằng cụm từ này lại thường bị cho là gắn liền với "rác rưởi" ("wack".)[14] Anh coi công nghệ này là "thứ vui nhất từng sử dụng" và so sánh tình huống này với lúc anh còn là một đứa trẻ và nghĩ rằng màu hồng rất tuyệt cho đến khi có ai đó bảo anh là "nó rất đồng bóng", tương tự như cái cách mà các quan điểm của xã hội có thể lấy đi sự tự tin và tự trọng của con người.[14] West sau đó khẳng định mình rất thích cảm giác điện tử mà Auto-Tune tạo ra và đem những âm thanh cơ khí này lại gần với những âm thanh truyền thống của trống taiko và dàn đồng ca của các tu sĩ.[15]

Rapper Kid Cudi, người ký hợp đồng với hãng G.O.O.D. Music của West, cũng tham gia vào hai ca khúc trong album.[16] Young Jeezy đóng góp một đoạn rap trong bài "Amazing", còn "See You in My Nightmares" là một bài rap đôi của West và Lil Wayne. Ca sĩ kiêm nhạc sĩ Esthero cũng góp thêm một ít giọng nữ cho album và đồng sáng tác ba ca khúc dưới tên thật Jenny-Bea Englishmar.[17] Khi bài "RoboCop" xuất hiện trên Internet, West phủ nhận trách nhiệm và tỏ ra giận dữ khi bài hát bị rò rỉ chỉ là một phiên bản chưa hoàn thiện.[18] Mike Dean trước đó tuyên bố ca khúc này dự kiến được Herbie Hancock xử lý thêm trước khi phát hành album.[12]