Все стихи Ника Римера на самом деле являются стихами Жака Превера, что указано в сносках к обеим книгам.
Лукьяненко называет Ио спутником Сатурна, хотя это спутник Юпитера.
В дилогии можно найти несколько «раскавыченных цитат» из произведений мировой культуры. Это, например, «Цветы покрывают всё, даже могилы» (Ремарк) — в «Звёзды — холодные игрушки»: «Цветы — они всё покроют. Даже могилу». Также фраза из первой книги дилогии: «Не летим, а, как говорилось в одном мультике, „красиво падаем“» — отсылка к мультфильму «История игрушек» (реплика Базза Лайтера).
Обложка книг дилогии — авторства художника Анатолия Дубовика. На обложке для второй части изображены счётчик, алари и Маша Клименко.
Сергей Лукьяненко: «Сейчас по книге делают компьютерную игру и выбрали для сюжета некую предысторию».
В книге упоминается, что мэром Москвы является некто Полянкин (вероятно, намёк на Лужкова). Согласно этой схеме, можно предположить, что под президентом России (а точнее, главой военной хунты) генералом Шипуновым подразумевается Александр Лебедь (лебедь-шипун).
В начале книги Счётчик говорит Хрумову, что операция по его перелёту на Землю готовилась и осуществлялась три года. После угона «Бурана» он заявляет, что события, вызвавшие её, произошли 12 дней назад (притом в начале книги говорится, что для перелётов даже между ближайшими звёздами Чужим требуются месяцы). До контакта с Геометрами у счётчика не было причин лететь на Землю, три года Алари вряд ли могли не докладывать о Геометрах, к тому же счётчику (или связному) нужно было бы долететь до Сириуса (за несколько месяцев), чтобы сесть на корабль Хрумова.
Геометры, по словам самого Лукьяненко, являются осознанной полемикой с «Миром Полудня» Стругацких.
Борис Стругацкий так охарактеризовал мир Геометров:
Мир, описанный Сережей Лукьяненко в «Звездах — холодных игрушках», я воспринял как остроумную попытку изобразить общество, которое по чертежам АБС вздумал вдруг построить Антон Макаренко. Это, по сути, мир, в котором гуманность понимается как целесообразность. Со всеми вытекающими отсюда последствиями. Интересный мир, но, по-моему, ещё менее вероятный, чем Мир Полудня — он внутренне противоречив, гуманность и целесообразность не способны существовать «в одном флаконе»: целесообразность должна победить, и от гуманности не останется и следа… Впрочем, я не читал второй книги и не знаю, как там развиваются события.
— OFF-LINE интервью с Борисом Стругацким. Июнь 1998
В дальнейшем Борис Стругацкий вернулся к обсуждению мира Геометров:
Мир Лукьяненко (как я его понимаю) получился неприглядным не потому, что мораль этого мира плоха, а потому, что система воспитания там подкачала. Наставники лепят своих воспитуемых «по образу своему и подобию», совершенно не вдаваясь в детали: к чему наиболее способна данная человеческая особь, в чём её главный талант, чем она ОТЛИЧАЕТСЯ от всех прочих. А дьявол, как известно, именно в деталях. И главная привлекательность человеческой особи — в её самобытности, непохожести на других. В мире Лукьяненко людей не воспитывают, а программируют (зомбируют), нивелируют, подгоняют под единый образец, в конечном итоге, делают из них идеологических солдат. Наставники — не Учителя, они — Инженеры. Но воспитание человека это не конвейер. Это искусство. Человек — штучный продукт. И когда воспитание поставлено на поток, превращено в производственный процесс, можно ожидать больших разочарований. Вы получите «средневоспитанного» индивудуума. Сам по себе он, может быть, вовсе не плох (умеет вести себя в обществе, доброжелателен, трудолюбив, нравственно чистоплотен), но в большой толпе себе подобных производит удручающее впечатление. Старая добрая Антиутопия: превращение социума в казарму, а человека — в солдата. Большая победа Лукьяненко в том и состоит, что ему удалось показать неприглядность мира, все население которого «средневоспитано»: придраться, вроде бы, не к чему, а с души воротит.
— OFF-LINE интервью с Борисом Стругацким. Октябрь 2000
В аннотации ко второй книге говорится, что Земля была уничтожена Конклавом, и всё, что осталось немногочисленным выжившим людям, — месть. Это не соответствует содержанию книги и, по-видимому, было вызвано непониманием пролога к книге, где говорится об уничтожении родной планеты Куалькуа.
В книге упоминается «энтузиаст контактов Молдер» — ссылка на агента Малдера из «Секретных материалов».
Первый американский корабль-джампер называется «Энтерпрайз», что служит отсылкой к сериалу «Звёздный путь» (англ. Star Trek). Также первый контакт с инопланетянами напоминает таковой из «Звёздного пути».
В романе «Звёзды — холодные игрушки» представитель цивилизации Счётчиков утверждает, что знает контрпример к теореме Ферма, но не оглашает его. На самом деле, теорема верна — она была окончательно доказана в 1995 году (ещё за два года до публикации романа) британским математиком Уайлсом.
Принцип управления кораблём геометров в точности соответствует принципу управления космическими кораблями, описанному Айзеком Азимовым в серии романов «Основание».
В книге упоминается самолёт, на котором Данилов уничтожил украинский авианосец «Гетман Мазепа» — Су-67 (по классификации НАТО «Fireshadow» — «Огненная тень»). Самолёт назван штурмовиком, хотя обозначения НАТО, начинающиеся на F, присваиваются истребителям, что абсолютно не мешает штурмовику Су-25 Frogfoot.
В 2009 году по мотивам книги вышла компьютерная игра в жанре космического симулятора

После возвращения от Геометров Пётр узнаёт, что во время его отсутствия дед умер. Чтобы спасти сознание деда, счётчик переселил его в выделенную область собственного мозга, таким образом, дед оказался в теле Карела. Маша, любившая Андрея Хрумова, в шоке, она отказывается признавать его в новом качестве. Сам Андрей Хрумов тоже не в восторге от случившегося, но даже такая жизнь — всё же лучше, чем смерть.

По поводу принесённых Петром сведений мнения союзников разделяются. Часть землян и чужих склоняется к тому, чтобы войти в контакт с Геометрами и стать их союзниками, другие колеблются. Сам Пётр категорически с этим не согласен и предлагает отправиться на захваченном корабле Геометров к ядру галактики и узнать, что такое Тень, которая так напугала Геометров. Алари не хотели бы отпускать корабль Геометров, ведь это источник знаний о технологиях, намного превосходящих их собственные. Но в конечном итоге план принимается. Пётр даёт обещание по завершении разведки вернуть корабль Геометров алари, адмирал алари производит Петра в офицеры своего флота, в знак доверия к человеку и чтобы иметь формальное основание для отправки его в разведку и снабжения оружием. Корабль Геометров пристыковывают к земному челноку, чтобы можно было без неудобств лететь вчетвером.

Разведка чуть было не срывается. Оказывается, Данилов и Маша даже не помышляли о путешествии к ядру. Они решили, что ситуация благоприятствует доставке корабля Геометров на Землю, вместе с образцами оружия чужих. Пётр, не желающий нарушать данное слово, получает заряд из парализатора, состыкованные корабли джампом доставляются к Земле. Однако на земной орбите Пётр, придя в себя, с помощью куалькуа, оставшегося в его теле, и Карела освобождается и бежит на корабле геометров. Во время побега в корабле остаются все герои — Пётр, Карел, Андрей (в теле Карела), Данилов и Маша. Корабль подчиняется только Петру. Данилову и Маше приходится вынужденно лететь вместе с ним — возвращаться и выгружать их слишком опасно, единственная альтернатива для них — быть выброшенными за борт.

Добравшись до ядра, герои находят блуждающую планету, не вращающуюся вокруг звезды, но при этом, почему-то, с кислородной атмосферой, вполне комфортными условиями на поверхности и странными областями, в которых, судя по результатам изучения, происходит активное поглощение энергии. Приземлившись поблизости от одной из этих областей, герои высаживаются и добираются до неё.

Странная область оказывается тем, что в мире Тени называют Вратами. Войдя во врата, герои разделяются, попадают на разные планеты. Попутно пережив различные события, в конце концов они собираются в одном и том же месте, уже зная, что такое Тень. Как оказалось, в глубокой древности на планете, которую здесь называют Земля Изначальная, развилась могучая человеческая цивилизация. Она вышла в космос и начала активную колонизацию, чему способствовала высокая плотность звёзд в ядре. Корабли с колонистами уходили постоянно, в том числе и очень далеко. Где-то колонии развивались, где-то — гибли. В них возникали и исчезали самые разные политические системы, были периоды мира и войн, происходило практически всё, что когда-либо придумывали земные фантасты, а также многое другое. И нынешние жители Тени, и Геометры, и земляне — дальние потомки колонистов Земли Изначальной. В какой-то момент были изобретены Врата. Первоначально они были вполне вещественными сооружениями, позже изменились, но всегда они выполняли одну и ту же функцию: прошедший через них человек скрупулёзно изучался искусственным интеллектом Врат и переправлялся на планету, где он мог бы жить так, как подсознательно более всего хочет. Если предпочтения человека менялись, он мог снова войти во Врата и переместиться в другое место. Вся совокупность миров, в которых были размещены Врата, и стала называться Тенью.

Тень — мир практически неограниченной свободы. Врата фильтруют людей, объединяя в одном мире тех, кто имеет сходные или совместимые потребности. Если человек хочет властвовать или подчиняться — он окажется в мире, где это возможно. Если хочет воевать за правое дело — попадёт в мир, где идёт война, причём его сторона будет очевидно права. Желающий исследовать мир окажется на планете — университете, где все занимаются наукой, мизантроп — на отдельной планете, где не будет никого, кроме него. Врата не подчиняются сознательному волеизъявлению, они определяют, чего человек хочет на самом деле. Ещё одно важное свойство Врат — тот, кто хотя бы один раз прошёл через них, становится бессмертным. Умерев, он снова попадёт в желаемый мир и сможет продолжить жить. Мир, в котором есть Врата, приобретает защиту.

Не всем в Тени нравится система Врат. Некоторое время назад существовал Хрустальный Альянс, который объединял недовольных и пытался уничтожить Врата. Впоследствии он распался, ибо, как оказалось, они «освобождали» от Тени только те миры, которые сами хотели «освободится», т е выполняли волю Тени вместо борьбы с ней. Существует также Торговая Лига — она перевозит грузы между мирами, пользуясь обычными космическими кораблями, и пытается создать сеть собственных Врат, которые были бы обычным средством передвижения. Последнее пока не особенно получается. На одной из планет Тени Андрей Хрумов получает новое человеческое тело, в которое переселяют его сознание, сохранённое Карелом.

Как узнаёт Пётр, куалькуа, живущий в его теле — не самостоятельная особь. В действительности все особи куалькуа во Вселенной — единое существо с общим сознанием и личностью. Общение его частей происходит через какие-то каналы, для которых не имеет значения расстояние. Куалькуа сообщает Петру, что сильные расы, узнав о Геометрах, уже направили к Земле флот, который должен её уничтожить. Последним средством для спасения Земли кажется введение её в Тень. Чтобы войти в Тень, мир должен получить зерно Врат — небольшой артефакт, который необходимо доставить на планету и бросить на неё. Чтобы зерно подействовало, сам бросающий должен быть уроженцем этой планеты и должен быть уверен, что это необходимо. Герои добывают зерно, но перед самым отлётом на Землю в Петре вновь просыпается личность Ника Римера. Ник везёт зерно на планету Геометров и бросает его там. Геометры входят в Тень. Попав в новорождённые Врата, Пётр навсегда избавляется от Ника — тот отправляется куда-то. Зерно дублируется, его копия остаётся у Петра, но Пётр понимает, что дубликат предназначен не ему, а находящемуся в его теле куалькуа. Ведь сам Пётр не может заставить себя поверить, что Земля должна войти в Тень.

Пётр вступает в переговоры с Сильными, в результате которых они отказываются от идеи уничтожения Земли и снимают обвинения с рас — участников заговора. Пётр возвращается на Землю, а через некоторое время избирается сильными расами полномочным представителем Земли для участия в переговорах о вступлении землян в их ряды.