"Rehab" là một trong số ba bài hát do Timbaland đảm nhiệm phần sáng tác và sản xuất trong album Good Girl Gone Bad của Rihanna.[1] Timbaland khi ấy cùng đi lưu diễn với Justin Timberlake để quảng bá album phòng thu FutureSex/LoveSounds năm 2006 của nam ca sĩ, vốn cũng do Timbaland sản xuất. Sau khi hoàn thành một đêm biểu diễn tại Chicago, cả hai người cùng Rihanna vào phòng thu thử nghiệm phần nhạc nền và giai điệu.[1] Vài tuần sau, bộ ba lại gặp mặt nhau tại Thành phố New York. Tại phòng thu, Timberlake đã lên ý tưởng về một ca khúc dành cho Rihanna. Timbaland đặt tên cho bài hát là "Rehab" và sản xuất phần nhạc nền, sau đó Timberlake đã ứng tác ca khúc trên phần nhạc nền đó.[1] Hannon Lane là người đồng sáng tác cũng như đồng sản xuất cho ca khúc này,[2][3] trong khi kĩ sư âm nhạc Demo Castellon là người thu âm và phối nhạc cho ca khúc tại phòng thu âm Roc The Mic ở Thành phố New York.[4] Rihanna và Timbaland cũng hợp tác cho ra đời các ca khúc "Sell Me Candy" và "Lemme Get That", tất cả đều nằm trong album Good Girl Gone Bad.[4][5]

Chia sẻ với tạp chí Entertainment Weekly, Timberlake ví "Rehab" như một "cầu nối để Rihanna được công nhận là người trưởng thành trong ngành công nghiệp âm nhạc".[6] Rihanna chia sẻ với Robert Copsey từ trang web Digital Spy rằng cô rất thích làm việc với Timberlake, và đã học được rất nhiều điều từ khoảng thời gian hợp tác giữa hai người. Cô kể lại:

"Làm việc cùng với Timberlake trong phòng thu đơn giản là thật tuyệt vời. Anh ấy là một anh chàng vui nhộn, khiến cho khoảng thời gian hợp tác giữa chúng tôi trở nên thật thú vị. Khi nói đến lời ca thì phải nói anh ấy là một thiên tài."[7]

"Rehab" là đĩa đơn thứ tám và cũng là đĩa đơn cuối cùng trích từ album phòng thu thứ ba của Rihanna mang tên Good Girl Gone Bad (2007). Theo tạp chí âm nhạc Rap-Up của Mỹ, hai bài hát "Breakin' Dishes" và "Rehab" trước đây từng là hai bài hát mà Rihanna lựa chọn làm đĩa đơn, nhưng cuối cùng chỉ duy nhất "Rehab" lại được nữ ca sĩ chọn.[8] Hãng đĩa Def Jam Recordings đã gửi bài hát cho đài phát thanh contemporary hit radio tại Mỹ vào ngày 6 tháng 10 năm 2008.[9] Vào ngày 3 tháng 11 năm 2008, bài hát được gửi đến các đài phát thanh rhythmic contemporary và urban contemporary.[10][11] Tại Anh Quốc, "Rehab" được phát hành vào ngày 8 tháng 12 năm 2008 thông qua hãng đĩa Mercury Records dưới dạng CD bao gồm một phiên bản nằm trong album và một phiên bản nhạc không lời.[12] Đĩa đơn cũng được phát hành dưới dạng nhạc số vào cùng ngày tại Ireland.[13] Một buổi biểu diễn trực tiếp bài hát được ghi hình lại trong buổi diễn ở Manchester trong chuyến lưu diễn Good Girl Gone Bad Tour (2007–09), và được phát hành dưới dạng nhạc số trên iTunes Store sau đó tại Anh Quốc và Ireland.[14][15] Màn trình diễn này cũng được bao gồm trong DVD Good Girl Gone Bad Live của nữ ca sĩ.[16]

Ngày 12 tháng 12 năm 2008, "Rehab" cùng với phiên bản không lời được phát hành trên iTunes và 7digital tại 10 quốc gia, gồm Úc, Ý, New Zealand, Tây Ban Nha và Thụy Sĩ.[17] Tháng 1 năm 2009, bài hát được phát hành dưới dạng CD tại Đức, bao gồm phiên bản trong album và phiên bản không lời giống như ở Anh Quốc.[18] Cũng trong đầu năm đó, Timbaland đã kí hợp đồng với tập đoàn viễn thông Verizon Communications. Nội dung bản hợp đồng ghi rõ ông sẽ sáng tác nhạc độc quyền cho người dùng của thương hiệu điện thoại di động BlackBerry Storm.[19] Đối chiếu theo nghĩa vụ hợp đồng, ông bắt buộc phải làm việc cùng với nhiều nghệ sĩ khác và phối lại các bài hát của họ. Khách hàng của tập đoàn Verizon có thể tải xuống những ca khúc này mà không mất thêm chi phí nào khác. "Rehab" là bài hát đầu tiên được phối lại trong dự án,[19] phiên bản phối lại này của bài hát được phát hành tại Mỹ và Canada vào ngày 19 tháng 5 năm 2009 trên iTunes.[20]