Mayhem foi gravado no estúdio Shangri-La de Rick Rubin, em Malibu, Califórnia, onde Lady Gaga explorou uma mistura caótica de gêneros, de synth‑pop a industrial dance e disco.

Para a produção do álbum, Gaga contou com a colaboração de produtores como Andrew Watt, Cirkut e Gesaffelstein, trazendo influências de electro, funk, rock e pop rock à sua sonoridade.