Vào giữa những năm 1940, Carson bắt đầu lo ngại về việc sử dụng thuốc trừ sâu tổng hợp, mà nhiều loại thuốc trong số đó đã được phát triển thông qua sự tài trợ quân sự cho khoa học sau Thế chiến II. Chương trình diệt trừ kiến lửa năm 1957 của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, bao gồm việc phun từ trên không DDT và các loại thuốc trừ sâu khác trộn với dầu nhiên liệu, và bao gồm cả việc phun thuốc của đất tư nhân, đã thúc đẩy công việc nghiên cứu của Carson, và cuốn sách tiếp theo của cô, về thuốc trừ sâu và chất độc môi trường.[7][8] Các chủ đất ở Long Island đã đệ đơn yêu cầu ngừng phun thuốc, và nhiều người ở các vùng bị ảnh hưởng đã theo dõi sát sao vụ việc. Mặc dù vụ kiện đã thất bại, nhưng Tòa án Tối cao đã cấp cho những người khởi kiện quyền có được các lệnh chống lại những thiệt hại có thể xảy ra với môi trường trong tương lai, tạo cơ sở cho các hành động môi trường sau này.[9]

Động lực thúc đẩy sáng tác Mùa xuân vắng lặng là một lá thư được viết vào tháng 1 năm 1958 bởi người bạn của Carson, Olga Owens Huckins, gửi cho The Boston Herald. Bức thư mô tả cái chết của những con chim xung quanh khu nhà của cô ấy do việc phun DDT từ trên không để diệt muỗi.[10][11] Carson sau đó đã viết rằng bức thư này là động lực thúc đẩy cô nghiên cứu các vấn đề môi trường do thuốc trừ sâu hóa học gây ra.[12][13]

Hiệp hội Nhà tự nhiên học Audubon tích cực phản đối các chương trình phun hóa chất và đã tuyển dụng Carson để giúp công khai các hoạt động phun thuốc của chính phủ Hoa Kỳ và các nghiên cứu liên quan.[7] Carson bắt đầu dự án Mùa xuân vắng lặng kéo dài 4 năm bằng cách thu thập các thí dụ về thiệt hại môi trường do DDT gây ra. Cô cố gắng giành được cơ hội cộng tác với nhà viết tiểu luận E. B. White, một số nhà báo và nhà khoa học cho mục đích của mình. Đến năm 1958, Carson đã sắp xếp xong một hợp đồng xuất bản sách, với kế hoạch đồng viết với nhà báo khoa học Edwin Diamond của Newsweek. Tuy nhiên, khi The New Yorker ủy thác một bài báo dài và nhuận bút cao về chủ đề từ Carson, cô bắt đầu cân nhắc viết nhiều hơn phần mở đầu và kết luận như đã định; nó nhanh chóng trở thành một dự án độc lập. Diamond sau đó đã viết một trong những bài phê bình gay gắt nhất về Mùa xuân vắng lặng.[7]

Khi nghiên cứu đang được thực hiện, Carson đã tìm thấy một cộng đồng lớn các nhà khoa học đang ghi lại các tác động sinh lý và môi trường của thuốc trừ sâu. Cô tận dụng mối quan hệ cá nhân của mình với nhiều nhà khoa học trong chính phủ, những người đã cung cấp cho cô thông tin bí mật về chủ đề này. Từ việc đọc các tài liệu khoa học và phỏng vấn các nhà khoa học, Carson đã tìm ra hai nhóm nhà khoa học: những người bác bỏ mối nguy hiểm có thể có của việc phun thuốc trừ sâu trừ việc có bằng chứng đáng tin, và những người sẵn sàng tiếp nhận thông tin về khả năng gây hại của thuốc trừ sâu và sẵn sàng xem xét các phương pháp thay thế, chẳng hạn như kiểm soát dịch hại bằng biện pháp sinh học.[7]

Đến năm 1959, Cơ quan Nghiên cứu Nông nghiệp của USDA đã đáp lại những lời chỉ trích của Carson và những người khác bằng một bộ phim dịch vụ công Fire Ants on Trial. Carson gọi đó là "sự tuyên truyền trắng trợn", là sự phớt lờ những nguy hiểm mà việc phun thuốc trừ sâu gây ra cho con người và động vật hoang dã. Vào mùa xuân năm đó, Carson đã viết một lá thư, đăng trên tờ The Washington Post, cho rằng sự suy giảm số lượng chim gần đây—theo cách nói của cô, là "sự im lặng của các loài chim"—do lạm dụng thuốc trừ sâu.[7] Cùng năm đó, nhiều vụ thu hoạch nam việt quất tại Mỹ năm 1957, 1958 và 1959 bị phát hiện có chứa hàm lượng cao chất diệt cỏ aminotriazole trong quả và việc bán tất cả các sản phẩm nam việt quất đã bị tạm dừng. Carson đã tham dự các phiên tòa tiếp theo của FDA về việc sửa đổi các quy định về thuốc trừ sâu, và nản lòng trước những chiến thuật hung hãn của các đại diện ngành công nghiệp hóa chất, trong đó có lời khai của chuyên gia hoàn toàn trái ngược với phần lớn tài liệu khoa học mà cô đã nghiên cứu. Cô cũng băn khoăn về những "động lực tài chính đằng sau một số chương trình thuốc trừ sâu".[7]

Nghiên cứu tại Thư viện Y khoa của Viện Y tế Quốc gia đã đưa Carson tiếp xúc với các nhà nghiên cứu y tế đang điều tra về hàng loạt hóa chất gây ung thư. Đặc biệt ý nghĩa hơn cả là công trình nghiên cứu của Viện Ung thư Quốc gia và giám đốc sáng lập bộ phận ung thư môi trường Wilhelm Hueper, người đã công nhận và phân loại nhiều loại thuốc trừ sâu là chất gây ung thư. Carson và trợ lý nghiên cứu của cô, Jeanne Davis, với sự giúp đỡ của thủ thư NIH - Dorothy Algire, đã tìm thấy bằng chứng chứng minh được mối liên hệ giữa thuốc trừ sâu và ung thư. Đối với Carson, bằng chứng về độc tính của một loạt các loại thuốc trừ sâu tổng hợp đã được xác định rõ ràng, mặc dù những kết luận như vậy gây tranh cãi rất nhiều trong cộng đồng nhỏ các nhà khoa học nghiên cứu chất sinh ung thư của thuốc trừ sâu.[7]

Đến năm 1960, Carson đã có đủ tài liệu nghiên cứu và việc viết lách đang tiến triển nhanh chóng. Cô đã điều tra hàng trăm sự cố riêng lẻ về việc phơi nhiễm thuốc trừ sâu mà hậu quả là những căn bệnh của con người và thiệt hại về môi trường. Vào tháng 1 năm 1960, Carson bị một căn bệnh khiến cô nằm liệt giường trong nhiều tuần, dẫn đến cuốn sách bị trì hoãn. Khi gần như hồi phục hoàn toàn vào tháng 3, cô phát hiện ra u nang ở ngực trái và cần phải phẫu thuật cắt bỏ vú. Đến tháng 12 năm đó, Carson phát hiện ra mình bị ung thư vú, đã di căn.[7] Nghiên cứu của cô cũng bị trì hoãn bởi công việc sửa đổi ấn bản mới của The Sea Around Us, và bởi một bài luận ảnh hợp tác với Erich Hartmann.[7] Hầu hết các nghiên cứu và tác phẩm được thực hiện vào mùa thu năm 1960, ngoại trừ một cuộc thảo luận về nghiên cứu gần đó về các biện pháp kiểm soát sinh học và điều tra một số loại thuốc trừ sâu mới. Tuy nhiên, những trở ngại về sức khỏe đã làm trì hoãn các bản sửa đổi cuối cùng vào năm 1961 và đầu năm 1962.[7]

Tựa đề của cuốn sách được lấy cảm hứng từ một bài thơ của John Keats, "La Belle Dame sans Merci", trong đó có câu "Cói khô héo trên hồ, Và không có chim hót."[14] Ban đầu "Mùa xuân vắng lặng" được gợi ý để làm tiêu đề cho một chương về loài chim. Đến tháng 8 năm 1961, Carson đồng ý với gợi ý của người phụ trách văn học Marie Rodell rằng Mùa xuân vắng lặng sẽ là tựa đề ẩn dụ cho toàn bộ cuốn sách—gợi ý về một tương lai ảm đạm cho toàn bộ thế giới tự nhiên—chứ không phải là chỉ một chương nghĩa đen về sự vắng mặt của tiếng chim hót.[7] Với sự chấp thuận của Carson, biên tập viên Paul Brooks tại Houghton Mifflin đã bổ sung các hình minh họa của Louis và Lois Darling, hai người này cũng tham gia thiết kế trang bìa. Phần viết cuối cùng là chương đầu tiên, "A Fable for Tomorrow" ("Truyền thuyết cho tương lai"), nhằm giới thiệu một cách nhẹ nhàng về một chủ đề nghiêm trọng. Đến giữa năm 1962, Brooks và Carson đã hoàn thành phần lớn việc biên tập và đang có kế hoạch quảng bá cuốn sách bằng cách gửi bản thảo để chọn từng cá nhân cho những đề xuất cuối cùng.[7] Trong Mùa xuân vắng lặng, Carson đã dựa vào bằng chứng từ hai nông dân hữu cơ ở bang New York, Marjorie Spock và Mary Richards, và của người ủng hộ nông nghiệp biodynamic Ehrenfried Pfeiffer trong việc phát triển nội dung chống đối DDT.