Sidney Sheldon creó la serie como respuesta al gran éxito de Bewitched (Hechizada), de la cadena rival ABC, y se inspiró en la película de 1964 The Brass Bottle para idear a una bella genio femenina.

Sheldon tenía como regla que la genio no debía ser rubia para no parecerse demasiado a la bruja protagonista de Bewitched, pero tras muchas audiciones fallidas terminó eligiendo a Barbara Eden pese a su cabello rubio.

Curiosamente, Barbara Eden ya había coprotagonizado la película The Brass Bottle (en la que se inspiró la serie) interpretando a Sylvia Kenton.

Justo cuando se aprobó el piloto y se compró la primera temporada, Barbara Eden descubrió que estaba embarazada de su único hijo; aunque quiso abandonar la serie, Sheldon no lo permitió y le añadieron más velos al traje de odalisca para disimular el embarazo mientras grababan tantos episodios como fue posible.

Aunque la serie se ambienta en Cabo Kennedy y Cocoa Beach, Florida, todo el rodaje se realizó en California: los exteriores de las oficinas de la NASA correspondían al Dryden Flight Research Center en la Base Edwards, y la casa de Tony Nelson era en realidad una vivienda del Warner Bros. Ranch en Burbank, la misma usada en Father Knows Best y Dennis the Menace.

El elenco solo viajó dos veces a Florida, ambas en 1969: en junio hubo un desfile en Cocoa Beach y Barbara Eden lanzó un cohete meteorológico Loki-Dart en Cabo Cañaveral, además de besar al astronauta Buzz Aldrin dos semanas antes del lanzamiento del Apollo 11; en noviembre se filmó una boda simulada de Eden y Hagman para la prensa, con la presencia del gobernador de Florida.

La primera temporada se rodó en blanco y negro, a diferencia de casi toda la programación de la NBC de la época, precisamente para facilitar los efectos fotográficos especiales de la magia de Jeannie; a partir de la segunda temporada ya fue posible lograr esos efectos en color.

Sheldon quería filmar la primera temporada en color y se ofreció a pagar de su bolsillo los 400 dólares extra por episodio que costaba, pero un ejecutivo de Screen Gems le aconsejó no tirar su dinero, ya que no creían que la serie llegara a una segunda temporada.

El tema musical de la primera temporada, un vals de jazz de Richard Wess, no convenció a Sheldon, por lo que desde la segunda temporada se usó una nueva melodía titulada Jeannie, compuesta por Hugo Montenegro con letra de Buddy Kaye que nunca llegó a usarse en pantalla.

La icónica botella de Jeannie no fue diseñada para la serie, sino que era una licorera navideña de 1964 de Jim Beam que contenía bourbon; existe evidencia de que fue el director de la primera temporada, Gene Nelson, quien la compró en una tienda de licores y se la llevó a Sheldon.

El personaje de la hermana malvada de Jeannie, interpretada también por Barbara Eden con peluca morena, tuvo en un episodio una especie de broma interna: el hombre al que ella pretendía seducir estaba interpretado por Michael Ansara, quien en la vida real era el esposo de Eden en esa época.