Praca nad albumem ruszyła w 2008 a zakończyła się wraz z początkiem 2010 roku. Album miał początkowo zostać wydany latem lub na jesieni 2009, lecz jego premierę odroczono następnie dwukrotnie – najpierw na kwiecień, a ostatecznie na czerwiec 2010. Tytuł płyty miał brzmieć Light & Darkness, lecz także został zmieniony. W 2009 Christina Aguilera podała do wiadomości, że jej nadchodzący projekt będzie odniesieniem do pop-artu. Według Aguilery, Bionic jest tytułem o znaczeniu wielowarstwowym. „(...) Oznacza posiadanie bionicznych części ciała; szczególnie struny głosowe są uwypuklone w graficznej oprawie albumu. (...) Potem dopiero jest drugie znaczenie Bionic – (...) bycie supernaładowanym elektronicznie i podekscytowanym na myśl o przyszłości. Jest to również mój sposób postrzegania kobiet.” – wyjaśniła wokalistka w wywiadzie udzielonym magazynowi Era Nadaje Rytm. Christina zadedykowała płytę swojemu synowi Maksowi.
Po nagraniu płyty, za pośrednictwem własnej strony internetowej, Aguilera obwieściła: