Lost Ollie est adapté du livre pour enfants Ollie's Odyssey de William Joyce publié en 2016, et le projet était en développement depuis 2016 avant d'être repris par Netflix, comme l'a révélé le directeur Teddy Biaselli en octobre 2020.

Shannon Tindle, créateur de la série, est connu pour son travail sur les films d'animation Coraline et Kubo et la Quête du samouraï.

La série a été réalisée par Peter Ramsey, qui avait déjà adapté un livre de William Joyce avec Rise of the Guardians, et qui a également co-réalisé Spider-Man: Into the Spider-Verse.

La production a été assurée par 21 Laps Entertainment, la société qui produit également la série Stranger Things.

Le tournage principal a débuté le 1er février 2021, avec des scènes filmées à l'intérieur et à l'extérieur de l'école College Park Elementary à Port Moody entre le 9 et le 11 février 2021, et s'est achevé en mars 2021.

Des scènes ont également été tournées dans et autour de Shepherdsville, dans le Kentucky, la ville natale du créateur Shannon Tindle.

Les effets visuels mêlant animation et prises de vues réelles ont été réalisés par Industrial Light & Magic (ILM) pour fondre harmonieusement les personnages jouets animés dans le monde réel.

La bande originale comprend une reprise de la chanson All I Have to Do is Dream des Everly Brothers, interprétée par le groupe norvégien Hayde Bluegrass Orchestra.