Perry là đồng tác giả của "Unconditionally" cùng với Dr. Luke, Max Martin, Cirkut và cả ba người trên cũng đồng thời đảm nhiệm việc sản xuất, phối khí nhạc cụ và lập trình.[4] Bài hát được ghi âm ở phòng thu MXM Studios tại Stockholm, Thụy Điển và phòng thu Conway Studios tại Hollywood, California, và cũng tại đây là nơi sản xuất bài hát và điểu chỉnh giọng hát của Perry. Phần kỹ thuật được đảm nhiệm bởi Peter Carlsson, Clint Gibbs, Sam Holland, và Michael Ilbert vào tháng 3 năm 2013 tại Luke's In The Boo ở Malibu, California và tại phòng thu Secret Garden ở Montecito, California. Carlsson, Gibbs, Holland, và Ilbert được hỗ trợ bởi Eric Eylands, Rachael Findlen, Justin Fox, ANC Cory Bice. Bài hát được pha trộn và phối nhạc bởi Serban Ghenea tại phòng thu MixStar Studios ở Virginia Beach, Virginia, với sự giúp đỡ của kỹ sư âm nhạc John Hanes.