Album został ukończony wraz z miksowaniem 8 listopada 1982. Kilkoro członków zespołu Toto również zostało zaproszonych do nagrywania płyty. Jackson napisał cztery piosenki na album, są to: „Wanna Be Startin’ Somethin’”, „The Girl Is Mine”, „Beat It” i „Billie Jean”. Michael w przeciwieństwie do większości muzyków nie zapisywał tekstów na kartce, zamiast tego nagrywał śpiewając z pamięci.
Relacje pomiędzy Jonesem a Jacksonem stały się napięte podczas nagrywania albumu. Michael Jackson spędzał za dużo czasu ćwicząc samemu układy taneczne. Kiedy dziewięć utworów zostało nagranych, Jones i Jackson byli niezadowoleni, więc spędzając nad tym tydzień, zremiksowali każdy z nich.
Jackson chciał stworzyć album na którym „każda piosenka będzie zabójcą”, dlatego nazwał go Thriller. Producent albumu Quincy Jones i twórca tekstów Rod Temperton przekazali dokładne informacje o nagrywaniu albumu w wywiadzie dołączonym do edycji specjalnej z 2001. Jones powiedział, że „Billie Jean” był bardzo osobistym utworem dla Jacksona, ponieważ piosenkarz musiał poradzić sobie z wieloma obsesyjnymi fanami. Producent nalegał, aby długi wstęp do utworu został skrócony, ale Michael Jackson chciał go zostawić, bo sprawiał, że chciało mu się tańczyć.