Các bài hát trong phim Nữ hoàng băng giá được viết và biên soạn bởi bộ đôi vợ chồng nhà sáng tác ca khúc Robert Lopez và Kristen Anderson-Lopez, cả hai trước đây đều đã từng cộng tác với Walt Disney Animation Studios trong phim Winnie the Pooh (cũng do Del Vecho sản xuất, chính ông là người sau đó đã mời họ tham gia Nữ hoàng băng giá[65]) và trước đó là với Disney Parks trong vở nhạc kịch Finding Nemo-The Musical (2007).[19][99][100] Khoảng 23 phút phim được dành cho các bài hát.[101] Do vợ chồng nhạc sĩ sống ở thành phố New York, việc cộng tác chặt chẽ với nhóm sản xuất ở Burbank đòi hỏi họ phải hội nghị video hai giờ đồng hồ gần như tất cả các ngày trong tuần trong suốt 14 tháng.[74][100][102][103] Với mỗi ca khúc viết được, họ lại thu một bản thu thử trong phòng thu tại gia của mình (có thể là cả hai hoặc một trong hai vợ chồng cùng hát và còn người chồng đệm đàn piano), rồi gửi email tới Burbank cho nhóm sản xuất nghe để nhận xét trong buổi hội nghị video tiếp theo.[104] Lopez và Anderson-Lopez hiểu rằng các ca khúc của họ sẽ bị đem ra so sánh với những tác phẩm kinh điển của Alan Menken và Howard Ashman từ Thời kỳ Phục hưng của Disney, bất cứ khi nào bế tắc, họ lại tự hỏi "Nếu là Ashman thì ông sẽ làm gì?"[105] Cuối cùng, họ đã viết tổng cộng 25 ca khúc cho phim, 8 trong số đó được sử dụng trong bản phim chính thức.[105] Một ca khúc ("For the First Time In Forever") có một bản reprise và ca khúc "Let It Go" được Demi Lovato hát lại trong phần chạy chữ cuối phim, nên tổng cộng phim có 10 bài hát. 7 trong số 17 bài hát không sử dụng trong phim được phát hành trong album nhạc phim mở rộng (deluxe edition). Hai bài hát "Let It Go" và "In the Summer" của Lopez và Anderson-Lopez đã được biểu diễn thử tại D23 Expo (Triển lãm D23) năm 2013, trong đó ca khúc "Let It Go" do Idina Menzel thể hiện.[106]

Vào tháng 2 năm 2013, Christophe Beck được mời biên soạn phần nhạc nền cho bộ phim, sau tác phẩm được đánh giá rất cao của ông trong phim Paperman, một phim hoạt hình ngắn của Disney được phát hành trước năm của Nữ hoàng băng giá.[107] Cùng thời điểm đó, Kristen Bell cũng xác nhận rằng sẽ có một bản song ca giữa cô và Menzel.[22] Có một thông tin khác cũng đã được tiết lộ vào ngày 14 tháng 9 năm 2013 rằng bài hát của nhạc sĩ người Sámi Frode Fjellheim, Eatnemen Vuelie sẽ là ca khúc mở đầu của bộ phim, do nó có chứa nhiều chất liệu từ phong cách ca hát truyền thống Sámi joik[108][109] Các ca khúc của Lopez và Anderson-Lopez được chuyển soạn và phối lại cho dàn nhạc bởi Dave Metzger, ông cũng là người đảm nhiệm việc hoà phối phần lớn các bản nhạc nền của Beck.[110]

Dưới sự điều phối của kỹ sư âm thanh David Boucher, các diễn viên lồng tiếng chính bắt đầu thu âm các ca khúc của phim từ tháng 10 năm 2012 tại phong thu Sunset Sound ở Hollywood trước khi chúng được dàn nhạc hòa phối và biểu diễn, điều đó có nghĩa là các diễn viên chỉ được nghe phần đệm piano của Lopez qua tai nghe khi hát.[111] Phần lớn các đoạn hội thoại của phim được thu âm tại Tòa nhà hoạt hình Roy E. Disney ở Burbank dưới sự hướng dẫn của nhân viên hòa âm hội thoại Gabriel Guy, người cũng đồng thời đảm nhiệm việc hòa âm hiệu ứng âm thanh của phim.[112] Một số đoạn hội thoại được thu âm sau khi thu âm các ca khúc ở cả phòng thu Sunset Sound và Capitol Studios; với các cảnh có Anna và Elsa, cả hai phòng thu này đều có những phòng khép kín để Menzel và Bell có thể nhìn thấy nhau khi thu âm mà vẫn tránh được hiện tượng "tràn âm" giữa các track âm thanh của họ.[112] Một số đoạn hội thoại khác được thu âm ở cơ sở ADR tại khu nhà của Walt Disney Studios ở Burbank (nằm bên kia đường so với tòa nhà Roy E. Disney) và tại phòng thu ở New York của Soundtrack Group,[112] bởi một số diễn viên lúc bấy giờ sinh sống tại New York như Fontana.[113]

Các bản thu thử bài hát chỉ có tiếng đệm đàn piano của Lopez và Anderson-Lopez cùng với bản thu của các diễn viên được gửi tới cho Dave Metzger (người sinh sống và làm việc tại Salem, Oregon) để dàn dựng và phối cho dàn nhạc;[111][114] Metzger cũng là người dàn dựng phần lớn phần nhạc nền phim của Beck.[100]

Về phần nhạc nền phim với dàn nhạc, nhà soạn nhạc Christophe Beck sử dụng cách dàn dựng lấy cảm hứng từ đất nước Na Uy và vùng Sápmi, sử dụng các nhạc cụ địa phương như bukkehorn và các kỹ thuật hát truyền thống như kulning.[115] Các nhà sản xuất âm nhạc tuyển thêm một nhà ngôn ngữ học Na Uy tới để hỗ trợ viết lời cho một ca khúc Old Norse viết cho lễ đăng quang của Elsa, và cũng tới Na Uy để thu âm dàn đồng ca toàn bộ là nữ Cantus, để phục vụ cho một ca khúc lấy cảm hứng từ âm nhạc truyền thống của Na Uy.[115] Beck cộng tác cùng với Lopez và Anderson-Lopez nhằm hợp nhất và chuyển các bài hát của họ thành các bản phối trong nhạc nền của bộ phim. Mục tiêu của bộ ba này là "để tạo ra một cuộc hành trình âm nhạc liền mạch cho người xem từ đầu đến cuối".[115] Tương tự, nghệ sĩ hoà âm của Beck, Casey Stone (đây cũng là người giám sát quá trình thu âm nhạc nền phim), làm việc với Boucher để chỉnh cách lắp đặt của từng micro sao cho phần chuyển từ bài hát sang nhạc nền được thông suốt nhất, kể cả khi chúng được thu âm vào các thời điểm khác nhau.[111] Phần hoà nhạc của dàn nhạc cuối cùng của cả các bài hát lẫn nhạc nền phim được thu âm tại Sân khấu Eastwood Scoring Stage[111][116] trong khu đất phòng thu của Warner Bros. ở Burbank với một dàn nhạc gồm 80 nhạc cụ và 32 ca sĩ, trong đó có ca sĩ người Na Uy Norwegian Christine Hals.[115] Boucher giám sát việc thu âm các ca khúc của Anderson-Lopez và Lopez từ 22 tháng 7 đến 24 tháng 7 năm 2013, sau đó Stone giám sát việc thu âm nhạc nền của Beck từ 3 đến 6 tháng 9 và 9 đến 10 tháng 9. Boucher hoà âm các ca khúc trên Sân khấu Eastwood, trong khi Stone hoà âm nhạc nền tại phòng thu riêng của Beck ở Santa Monica, California.[111]

Về phần âm thanh trong Nữ hoàng băng giá, đạo diễn Jennifer Lee từng nói rằng âm thanh có vai trò quan trọng trong việc làm cho bộ phim "gây được xúc động mạnh mẽ"; cô giải thích, "âm thanh của băng khi nó đang ở trạng thái nguy hiểm nhất phải khiến bạn rùng mình."[117] Sự im lặng hoàn toàn khi bộ phim ở cực điểm cao trào lúc Anna đóng băng để cứu Elsa là ý tưởng của Lasesster.[117] Trong cảnh đó, những âm thanh tự nhiên cũng bị cố ý loại bỏ để tạo cho người xem một cảm giác khác thường.[117] Lee giải thích "đó là lúc chúng tôi muốn mọi thứ dường như ngừng lại."[117]

Để thu được một số hiệu ứng âm thanh cụ thể của băng và tuyết, nhà thiết kế âm thanh Odin Benitez đã tới Núi Mammoth, California để thu âm tại một cái hồ bị đóng băng.[74] Tuy nhiên, phần tiếng động giả cho bộ phim được thu âm tại trường thu tiếng động giả của toà nhà công ty Warner Bros. bởi các nhân viên của Warner Bros.[112][116] Các nghệ sĩ tiếng động giả được cung cấp 50 pound (22,6 kg) băng đá mỗi ngày để giúp họ thu âm các âm thanh của băng và tuyết cho phim.[112] Bởi phần hình ảnh của phim được hoàn thành quá muộn, năm phiên bản khác nhau của tiếng bước chân trên tuyết đã được thu trước (tương ứng với năm loại tuyết khác nhau), sau đó khi hoà âm mới chọn lấy một bản phù hợp với hình ảnh cuối cùng của mỗi phân cảnh.[112] Một vấn đề khác là nhóm sản xuất đã "đặc biệt chú ý" tới âm thanh tiếng bước chân của Elsa trong lâu đài băng, các nghệ sĩ âm thanh đã phải thử nghiệm tới 8 lần, bằng cách cho các ly uống rượu vang và dao kim loại va vào băng; và cuối cùng họ đã trộn cả ba thứ âm thanh đó vào với nhau.[112]

Mặc dù phần hát của diễn viên, âm nhạc, hiệu ứng âm thanh và hầu hết các đoạn đối thoại được thu âm ở nhiều nơi, nhưng phiên bản tái hoà phối sang định dạng Dolby Atmos được thực hiện trong khu nhà của Disney, do Casey E. Fluhr của bộ phận Disney Digital Studio Services đảm nhiệm.[112][116]

Lồng tiếng cho các ngôn ngữ khác

Tương tự các sản phẩm truyền thông trước đây của Disney thường được lồng tiếng cho từng ngôn ngữ khi phát hành ở các quốc gia không nói tiếng Anh thông qua bộ phận Disney Character Voices International, Nữ hoàng băng giá được dịch và lồng tiếng sang 41 ngôn ngữ (so với con số 15 của phim Vua sư tử).[118] Một thách thức lớn là phải tìm một giọng ca nữ soprano hợp với chất giọng ấm áp rộng ba quãng tám của Menzel tại các quốc gia bản địa.[118][119] Rick Dempsey, giám đốc điều hành trưởng của bộ phận, công nhận rằng quá trình dịch bộ phim là "cực kỳ thử thách"; và giải thích "Rất khó để biến đổi từ ngữ cho phù hợp với ngôn ngữ gốc mà vẫn giữ được ý nghĩa cơ bản của lời ca khúc, lại phải phù hợp với giai điệu của các bài hát. Và sau đó bạn phải quay lại và điều chỉnh cho khớp với hình ảnh! [Việc này]...đòi hỏi phải rất kiên nhẫn và chính xác."[120] Lopez giải thích rằng Disney yêu cầu họ có thể bỏ qua những mẹo chơi chữ được sử dụng trong lời bài hát, sao cho bộ phim được dịch một cách dễ hiểu nhất và lời bài hát phải có sức hút trên toàn cầu.[121] Về việc tuyển diễn viên cho các phiên bản ngôn ngữ khác, Disney yêu cầu phải sử dụng người bản địa để "bộ phim có cảm giác 'thân thuộc với khán giả từng vùng'."[120] Họ sử dụng giọng của Bell và Menzel làm "chuẩn mực" khi tuyển diễn viên và cố làm sao khớp giọng "càng nhiều càng tốt," nhưng điều đó cũng đồng nghĩa với việc chỉ tính riêng nhân vật Elsa họ đã phải thử giọng hơn 200 người để tìm ra 41 người hợp nhất.[120] Riêng với khoảng 15 phiên bản ngôn ngữ, họ tuyển hai diễn viên riêng biệt đảm nhiệm phần hát và nói của Elsa, bởi không phải tất cả các ca sĩ đều có thể thể hiện tốt phần nói của nhân vật mình.[120] Sau khi tuyển toàn bộ các vai diễn cho 41 phiên bản ngôn ngữ, có tổng cộng hơn 900 diễn viên trên toàn thế giới đã được thử giọng, và sau đó đã có khoảng 1.300 buổi thu âm chính thức được tổ chức.[122]