Walt Disney había planeado adaptar 'La sirenita' desde finales de los años 1930 como parte de una película de episodios basada en cuentos de Hans Christian Andersen, proyecto que finalmente fue cancelado.

Durante la producción de los años 80, el equipo encontró por casualidad trabajos originales de desarrollo visual hechos por Kay Nielsen para la propuesta película de Andersen de los años 30, y descubrieron que muchos cambios hechos a la historia original coincidían con los que ellos mismos habían decidido hacer.

Ron Clements descubrió el cuento de Andersen mientras hojeaba libros en una librería y presentó un tratamiento de dos páginas a Jeffrey Katzenberg, quien inicialmente rechazó la idea por su parecido con una secuela planeada de la película 'Splash' (1984), pero la aprobó al día siguiente.

Howard Ashman propuso cambiar al personaje secundario Clarence, un cangrejo mayordomo inglés, por un cangrejo jamaicano llamado Sebastián, lo que llevó a modificar el estilo musical de toda la película.

El diseño de la villana Úrsula se inspiró en el artista drag Divine, y también en Joan Collins en su papel de Alexis Carrington en la serie 'Dynasty', sugerencia de Howard Ashman, quien era fan del show.

El guion original fue escrito pensando en Bea Arthur para la voz de Úrsula; tras su rechazo se consideraron actrices como Nancy Marchand, Roseanne, Charlotte Rae, Jennifer Saunders y Elaine Stritch, e incluso Stritch llegó a ser contratada pero fue reemplazada por Pat Carroll tras choques con Howard Ashman.

Jim Carrey audicionó para el papel del príncipe Eric, mientras que los comediantes Bill Maher y Michael Richards audicionaron para el papel de Scuttle.

El tipo de cuerpo y personalidad de Ariel se basaron en la actriz Alyssa Milano, y el efecto de su cabello bajo el agua se inspiró tanto en imágenes de la astronauta Sally Ride en el espacio como en filmaciones de la actriz Sherri Lynn Stoner nadando en una piscina.

Para animar escenas clave, Disney filmó a actores reales como referencia de movimiento: Sherri Lynn Stoner interpretó a Ariel y Joshua Finkel a Eric, mientras que Jodi Benson ya había grabado los diálogos y canciones que se usaron como guía sonora.

El animador de efectos Mark Dindal estimó que se dibujaron más de un millón de burbujas para la película, y gran parte del trabajo de animación de burbujas submarinas se subcontrató a un estudio en Pekín, China.

'La sirenita' fue la última película de Disney en usar la cámara multiplano y el método tradicional de celuloides pintados a mano, marcando el fin de una era técnica antes de la llegada del sistema digital CAPS usado en 'Rescatadores en Cangurolandia'.

La canción 'Part of Your World' estuvo a punto de ser eliminada de la película tras una proyección de prueba en la que los niños se mostraron inquietos durante la escena, pero el equipo insistió en conservarla citando el caso similar de 'Over the Rainbow' en 'El mago de Oz', y en una segunda proyección de prueba, ya coloreada, tuvo mejor recepción.

En 2022 la película fue seleccionada para su preservación en el Registro Nacional de Cine de Estados Unidos por ser considerada 'cultural, histórica o estéticamente significativa'.

En España, la película no se estrenó en cines hasta el 5 de diciembre de 1990, mientras que en Japón se estrenó el 30 de enero de 1991, extendiendo su estreno mundial por casi 800 días desde su primera presentación.