Walt Disney a découvert Peter Pan enfant en voyant une tournée théâtrale avec Maude Adams en 1913, et il a envisagé dès 1935 d'en faire son deuxième long-métrage animé après Blanche-Neige.
Disney a dû racheter les droits d'animation à Paramount Pictures en 1938 après que son frère Roy ait découvert que les droits en prises de vues réelles avaient déjà été vendus par l'hôpital Great Ormond Street de Londres, propriétaire des droits de la pièce.
Le projet a été mis en sommeil après l'attaque de Pearl Harbor, le studio Disney étant alors réquisitionné par le gouvernement américain pour produire des films de propagande et d'entraînement militaire.
Walt Disney a personnellement tenté de convaincre Maude Adams, la comédienne historique de Peter Pan sur scène, de visionner une bobine du film en développement, mais elle a refusé, estimant que son propre Peter Pan resterait 'réel' tandis que celui d'un autre ne serait qu'un fantôme.
De nombreuses versions du scénario ont été explorées, dont une où Peter Pan enlève Wendy pour en faire une mère pour les Garçons perdus, jugée trop sombre, et une autre où Clochette révèle volontairement la cachette de Peter par dépit après avoir été humiliée lors d'une fête.
La scène où Capitaine Crochet empoisonne Peter et où Clochette boit le poison à sa place, tirée directement de la pièce originale de Barrie, a été envisagée puis abandonnée car jugée trop difficile à adapter en film.
Walt Disney voulait initialement Mary Martin dans le rôle de Peter Pan, mais son frère Roy a jugé sa voix trop lourde et sophistiquée ; Jean Arthur s'était aussi proposée pour le rôle avant que Bobby Driscoll ne soit choisi, devenant le premier acteur masculin à incarner Peter Pan après une tradition de rôles féminins.
Disney avait proposé le rôle du Capitaine Crochet à Cary Grant, qui s'était dit 'intrigué', mais c'est finalement Hans Conried qui obtint le rôle, doublant aussi George Darling selon la tradition de la pièce.
Comme pour les précédents films Disney, des séquences en prises de vues réelles ont été tournées avec des acteurs pour servir de référence aux animateurs ; Hans Conried a ainsi passé deux ans et demi à fournir cette référence alors que son travail de doublage n'a duré que quelques jours.
Margaret Kerry a servi de modèle en prises de vues réelles pour Clochette, devant tenir les bras tendus pour mimer le vol dans toutes les scènes nécessaires ; c'est elle qui a suggéré son professeur de danse Roland Dupree pour incarner Peter Pan en référence visuelle.
Ce film marque la dernière fois que les Neuf Sages de Disney (Nine Old Men) ont tous travaillé ensemble en tant qu'animateurs réalisateurs.
L'animateur Fred Moore, qui a travaillé sur les sirènes, les Garçons perdus et des scènes de Mr. Smee, est mort dans un accident de la route le 22 novembre 1952, faisant de Peter Pan son dernier travail.
Milt Kahl, qui voulait animer le Capitaine Crochet, s'est vu confier Peter Pan et les enfants Darling à la place ; lorsque Disney a critiqué le design de Peter Pan comme trop masculin et âgé, Kahl lui a rétorqué que le vrai problème était que personne dans le studio n'avait de talent.
La mélodie de la chanson 'The Second Star to the Right' avait à l'origine été écrite pour Alice au pays des merveilles sous le titre 'Beyond the Laughing Sky'.
La chanson 'Never Smile at a Crocodile' a été coupée de la bande originale du film mais a été incluse dans la réédition CD de 1997.
Michael Jackson a cité Peter Pan comme son film préféré, et en a tiré le nom de son domaine Neverland Ranch en Californie.
Ronald D. Moore, producteur exécutif de la série Battlestar Galactica, a cité ce film comme inspiration pour le thème de la nature cyclique du temps dans la série, reprenant la réplique d'ouverture du film.
La chanson 'What Made the Red Man Red?' et la représentation des Amérindiens ont été largement critiquées comme racistes depuis les années 2010, menant Disney à limiter l'accès du film aux abonnés de plus de 7 ans sur Disney+ en 2021.
