Nhà sáng tác và sản xuất nhạc người Mỹ Christopher "Tricky" Stewart cùng hội ngộ với Terius "The-Dream" Nash và Kuk Harrell tại phòng thu Triangle Studios, Atlanta vào tháng 1 năm 2007 để viết bài hát mới. Trong phòng thu, Stewart "vật lộn cùng một âm thanh chũm chọe kỳ lạ", khi anh tìm được một phần mềm nhạc miễn phí mang tên GarageBand nằm trong các máy tính Mac. Khi Nash bị chú ý bởi thứ âm thanh trên, anh hỏi Stewart: "Ôi Chúa tôi, thứ nhịp đó là gì thế?". Khi Stewart nhập hợp âm vào đoạn chũm chọe trên, "ca từ ngay lập tức xuất hiện trong đầu [của Nash]"; ngay sau đó, anh vào buồng thu âm và bắt đầu cất giọng hát.[1] Nash viết 2 đoạn đầu và phần điệp khúc trên nền bài hát của Stewart.[2] Họ nhanh chóng sáng tác lời nhạc và hoàn thành đoạn đầu chỉ trong vòng 60 giây. Họ tiếp tục viết lời, thêm đoạn hook, trong khi "Tricky đưa phần hợp âm tiếp theo". Chỉ trong vài tiếng sau, họ thu âm xong bản thu thử của bài hát.[1] Bài hát được Stewart dự định sáng tác cho Britney Spears, nữ ca sĩ mà anh có dịp hợp tác trong đĩa đơn "Me Against the Music" vào năm 2003. Stewart và Nash nghĩ chính Spears, người từng có "cuộc sống đời tư... đôi chút nổi loạn" trong khoảng thời gian đó, là người cần một sự trở lại ngoạn mục trong sự nghiệp âm nhạc.[1] Họ gửi một bản sao thu thử của bài hát này đến cho quản lý của Spears trong lúc cô thực hiện cho album phòng thu thứ năm của mình, Blackout. Dù vậy, Spears chưa từng được nghe đến bài hát đó vì bị hãng thu âm từ chối, khi khẳng định đã có đủ lượng bài hát để thu âm.[3]

Sau khi bị từ chối, Stewart và Nash tiếp tục gửi bài hát này cho các hãng đĩa khác. Nó từng đến tay của nam ca sĩ kiêm sáng tác nhạc R&B người Anh, Taio Cruz nhưng anh không thể thuyết phục hãng đĩa của mình phát hành nó.[4] Bài hát tiếp tục được chuyển đến cho chủ tịch hãng Island Def Jam, Antonio "L.A." Reid, người thành lập nên phòng thu đầu tiên của Stewart và cũng một người bạn của anh. Đầu tháng 2 năm 2007, bản thu thử được gửi đến cánh tay phải của Reid, nữ quản lý hành chính Karen Kwak, người gửi đến cho Reid cùng một thông báo xác định tìm ra một bài hát thích hợp cho Rihanna, người hiện đang bắt tay thực hiện cho album phòng thu thứ ba, Good Girl Gone Bad. Reid ngay lập tức gửi bản thu thử trên cho Rihanna và cô tỏ ra tích cực về bài hát này: "Khi bản thu thử được bắt đầu chơi, tôi cứ như, 'Thứ này thú vị đây, thật là lạ.' ... Nhưng bài hát lại cứ trở nên tuyệt hơn. Tôi cứ nghe nó lần nữa rồi thêm lần nữa. Tôi đã bảo, 'Tôi cần bản thu âm này. Tôi muốn thu âm nó ngay ngày mai."[1]

Dù vậy, ngay trước thềm Grammy năm 2007, Stewart và Nash nhắm bản thu thử này cho nữ danh ca dòng nhạc R&B, Mary J. Blige.[3] Khi vẫn còn đang xác định bản thu âm này cho Rihanna, Stewart chơi bài hát này nhằm cộng tác cùng Blige, sau đó hứa trao bài hát này cho cô. Sau khi nghe được động tĩnh từ phía các tác giả, Kwak liên tục liên lạc với Stewart và quản lý của anh, Mark Stewart. Trong lúc đó, khi Blige vẫn đang chờ việc tiến cử tại giải Grammy, Stewart và Nash đồng ý chờ phản hồi của cô. Dù vậy, Blige vẫn không thể nghe được trọn vẹn bài hát này khi đang bận rộn cùng giải Grammy và "phải ngừng ký kết cùng hãng thu âm trước khi kịp nhận phản hồi trên".[3][5] Sau cùng, Reid "nhập cuộc, khẳng định vị thế uy quyền và mối quan hệ hợp tác lâu dài cùng Stewart" và khẳng định, "Tôi đưa ra đề nghị tới các nhà sản xuất mà họ không thể chối từ."[1] Tới thời điểm mà Reid thuyết phục thành công phía của Stewart, họ "không thể nào từ chối".[3] Khi từ bỏ bản thu âm trên cho phía bêncủa Reid, Mark Stewart nói thêm, "Chúng tôi biết album của Rihanna sẽ được phát hành chỉ trong vài tháng nữa. Trong khi Mary lúc đó vẫn chưa hề thực hiện album nào cả. Chúng tôi đưa ra một quyết định làm ăn đúng đắn."[1]

Rihanna thu âm bài hát này, cùng phần sản xuất giọng hát được thực hiện bởi Thaddis "Kuk" Harrell, trong phòng thu Westlake Recording Studios, Los Angeles. Ban đầu, Stewart khẳng định việc anh vẫn cảm thấy gượng ép lúc Rihanna được chọn thu âm bài hát này, nhưng sau khi thu đoạn "ella, ella", anh cảm thấy họ đã làm được "một điều gì đó".[3] Theo sau bản thu âm của Rihanna, rapper kiêm chủ tịch hãng Def Jam, Jay-Z, thêm vào đoạn rap của mình. Dù vậy, Jay-Z phải viết lại đoạn rap của mình mà Stewart và Nash không hề hay biết. Stewart cho rằng "từ góc nhìn của một nhà sáng tác, anh ấy chỉ thật sự khiến bài hát trở nên xuất sắc hơn, với đoạn ẩn dụ về những chiếc dù và thời tiết cùng những gì mà anh phải trải qua".[3]

"Umbrella" được phát hành trên toàn cầu vào ngày 29 tháng 3 năm 2007 và xuất hiện trên trang mạng Def Jam của Rihanna.[6][7] Bài hát sau đó được phát hành dưới dạng kỹ thuật số tại Anh Quốc vào ngày 14 tháng 5 năm 2007, cùng lần phát hành đĩa CD vào 2 tuần sau đó.[8]