El director Shinji Aramaki fue contactado en agosto de 2008 por el ejecutivo de Toei Animation Shinji Shimizu para dirigir un nuevo piloto de Space Pirate Captain Harlock, sin que en un principio estuviera decidido si sería animación tradicional o CGI.

En 2009 el estudio Marza Animation Planet desarrolló bajo el nombre en clave 'RITA' un piloto de unos tres minutos, mientras en paralelo se redactaba el guion completo de la película.

El guionista Harutoshi Fukui reconstruyó la historia para reflejar temas de la sociedad moderna, reinterpretando a Harlock no como el líder heroico clásico sino como un símbolo de protesta contra el mundo establecido.

La captura de movimiento para la película comenzó en agosto de 2011 tras ajustar el storyboard, y la producción se dividió en cuatro bloques de trabajo hasta completarse a finales de 2012.

La película fue la primera producción japonesa en usar el renderizador por trazado de rayos 'Arnold', que en ese momento ni siquiera contaba con distribuidor en Japón y apenas empezaba a implementarse en Hollywood.

También fue el primer filme japonés en emplear el sistema de captura facial 'Faceware' para animar las expresiones de los personajes.

El efecto 3D de la película se logró principalmente mediante conversión 2D a 3D en vez de renderizado estereoscópico nativo: de los 1412 planos totales, cerca del 95% fueron convertidos por la empresa Q-Tec, mientras que 60 planos con materiales difíciles como vidrio o agua requirieron un diseño estereoscópico especial y renderizado en 3D real.

Por petición del director Aramaki, el diseño del alienígena Miime se alejó deliberadamente de la imagen de una extraterrestre hermosa para convertirla en una criatura de aspecto extraño y ajeno.

Tras ver un adelanto en junio de 2013, el director James Cameron elogió la calidad de la película.

La película fue seleccionada como proyección especial invitada en el 70º Festival Internacional de Cine de Venecia en septiembre de 2013, donde el director Aramaki, el actor Haruma Miura y el creador original Leiji Matsumoto caminaron por la alfombra roja.

Con un presupuesto de unos 30 millones de dólares, la recaudación en Japón resultó decepcionante en comparación con las expectativas, aunque en enero de 2014 se informó que Francia e Italia superaron las cifras de asistencia de público registradas en Japón.

La película ganó el Gran Premio en los Lumière Japan Awards 2013 de la Asociación Internacional de 3D y el premio a mejor película de animación extranjera en los 3D Creative Arts Awards, además de obtener el premio a mejor obra de animación en los 37º Japan Academy Awards.