Le projet était initialement destiné à être une série OAV d'environ six épisodes, avec Mamoru Oshii qui écrirait le scénario et les storyboards tandis que de jeunes assistants se chargeraient de la réalisation des différents épisodes.
Après le grand succès de Ghost in the Shell, Bandai Visual décida de transformer le projet en long métrage, en confiant la réalisation à Hiroyuki Okiura, qui n'était censé réaliser à l'origine qu'un seul épisode.
Hiroyuki Okiura n'était pas intéressé par la réalisation et refusa initialement la mission car le monde imaginé par Oshii dans le manga original ne l'avait pas frappé; il n'accepta qu'après qu'Oshii réécrivît le scénario en prenant en compte ses demandes, comme avoir un unique protagoniste et une histoire d'amour centrale.
Dans la première version du scénario, aucune scène d'amour explicite n'était prévue et le rendez-vous entre les deux protagonistes consistait en une visite au planétarium où Fuse parlait des constellations en forme de chien; dans la version finale, une scène d'amour a été ajoutée peu avant le dénouement et le rendez-vous a été rendu plus banal, situé dans un parc et un grand magasin.
Le film a été réalisé presque entièrement en animation traditionnelle dessinée à la main, en évitant autant que possible l'infographie; Okiura a admis qu'à l'époque Production I.G n'avait pas encore de département d'infographie, donc ce choix était en partie dicté par la nécessité plutôt que par une préférence artistique.
À cette occasion, Okiura fit modifier les feuilles de layout normalement utilisées par Production I.G, en s'inspirant (sans en indiquer la provenance) de celles du Studio Ghibli, considérées comme plus correctes dans les proportions du cadrage.
Au cours de la production, des personnes ont été envoyées à l'entreprise productrice de couleurs pour cellulos afin de chercher des teintes inhabituelles, jamais utilisées auparavant dans les productions du studio.
Okiura, passionné par les films de Luc Besson, demanda une bande sonore qui ne soit ni typiquement japonaise ni hollywoodienne, dans un style similaire à celui d'Eric Serra; on lui recommanda le compositeur Ryuichi Mizoguchi (Jō Mizoguchi), dont la démo plut immédiatement au réalisateur.
Nishio Tetsuya, à sa première expérience en tant que directeur de l'animation pour un long métrage et sans antécédents de relations avec Production I.G ou avec Okiura, fut appelé spécifiquement pour ce rôle après que le réalisateur le lui ait demandé directement.
L'histoire reprend de manière allégorique le conte du Petit Chaperon Rouge: dans le film, les termes 'Petit Chaperon Rouge' et 'Loup' sont utilisés comme noms de code respectivement pour les militants de la gauche radicale et pour les forces de sécurité autoritaires, et une version alternative du conte est insérée au cours du récit.
Le protagoniste Fuse s'inspire du personnage d'Inui dans StrayDog: Kerberos Panzer Cops, et les deux rôles sont doublés par le même acteur, Yoshikatsu Fujiki; les scènes finales tragiques des deux films se reflètent également l'une l'autre.
Le personnage de Bunmei Muroto, doublé dans ce film par Yukio Hirota, avait été interprété auparavant par Tesshō Genda dans le film The Red Spectacles, un autre chapitre de la Kerberos Saga d'Oshii.
Avant la sortie japonaise, le film a été projeté en avant-première en France en novembre 1999, où en une seule semaine il a attiré environ 30 000 spectateurs.
Au Japon, le film est sorti avec près de deux ans de retard par rapport à son achèvement et a reçu une classification PG-12 pour les scènes de violence.
Jin-Roh a été le dernier long métrage d'animation réalisé par Production I.G avec la technique des prises de vue sur cellulos, et a également été le dernier titre publié sur LaserDisc par Bandai Visual.
Le mangaka Tatsuki Fujimoto a déclaré s'être ouvertement inspiré par Jin-Roh pour l'arc narratif de Reze dans Chainsaw Man, en reprenant l'idée de développer l'intrigue autour d'un conte central, s'excusant plaisamment pour le 'plagiat'.
En 2018, le réalisateur sud-coréen Kim Ji-woon a réalisé un remake en prises de vue réelles intitulé Illang: The Wolf Brigade, situé dans une Corée du Sud futuriste et fidèle à l'original sauf dans la scène finale.
