Perfect Blue si ispira al romanzo Perfect Blue: Complete Metamorphosis di Yoshikazu Takeuchi, ma il contenuto finale differisce radicalmente dall'opera originale.

L'autore del romanzo, Yoshikazu Takeuchi, aveva inizialmente immaginato un adattamento in live-action, poi il progetto è passato a un video originale (OAV) per mancanza di finanziamenti, prima di essere infine deciso come lungometraggio poco prima della fine della produzione.

È stato Masao Maruyama, produttore dello studio Madhouse, a proporre a Satoshi Kon di dirigere il suo primo film dopo aver apprezzato il suo lavoro sull'OAV JoJo's Bizarre Adventure.

Katsuhiro Ōtomo, accreditato come collaboratore del progetto, ha in realtà partecipato solo con consigli occasionali (scelta dello studio Madhouse, suggerimenti sul direttore dell'animazione) e non ha mai influenzato la regia, insistendo per lasciare Kon totalmente libero.

La sceneggiatura iniziale, molto vicina al romanzo, era una storia di orrore psicologico molto più sanguinosa, incentrata su un'idola aggredita da un fan perverso; Satoshi Kon, che non amava né l'orrore né le idole, non l'ha alla fine utilizzata e ha riscritto una storia completamente nuova con lo sceneggiatore Sadayuki Murai.

Il concetto centrale del film, l'offuscamento tra realtà e finzione, è stato ispirato a Satoshi Kon dall'ascolto dell'album Sim City del musicista Susumu Hirasawa.

Per il ruolo di Mima, Satoshi Kon ha esitato a lungo per mancanza di un'immagine vocale precisa; la cantante Misa Kawamitsu, che interpreta il tema finale, ha fatto un'audizione ma è stata scartata perché giudicata troppo inesperta per un ruolo di doppiaggio.

Akiko Yajima e Junko Iwao erano le due finaliste per il ruolo di Mima; poiché Yajima aveva anche il profilo per incarnare Rumi, è stata infine Iwao a ottenere il ruolo di Mima.

Nella scena in cui Mima parla al telefono con sua madre in dialetto regionale, l'attrice Junko Iwao si esprime nel suo proprio dialetto nativo, l'ōita-ben.

Per mancanza di budget, nessuna immagine sintetica (CG) è stata utilizzata nel film; al contrario, effetti di sovraesposizione in bianco (white-out) sono stati impiegati molte volte per tradurre la confusione mentale di Mima e le opposizioni tra le sue diverse identità.

Le scene di spettacolo del gruppo di idol sono state coreografate da una professionista e filmate con vere ballerine per servire da riferimento agli animatori, senza ricorrere però alla rotoscopia, tecnica che Satoshi Kon non ha mai utilizzato nei suoi film.

A causa del deterioramento delle condizioni di produzione, la registrazione delle voci ha dovuto svolgersi senza che tutti i rush di animazione fossero pronti, impedendo a Satoshi Kon di dare indicazioni di regia dettagliate agli attori.

Il nome del gruppo musicale Mandrake nonché brani di Susumu Hirasawa e della sua band P-MODEL appaiono nel film; Kon collaborerà in seguito direttamente con Hirasawa per la musica del suo film successivo, Millennium Actress.

Il sito fittizio "Chez Mima" (Mima's Room) è stato concepito ispirandosi in particolare al libro fotografico YELLOWS PRIVACY '94 di Akira Gomi e a riviste di arredamento d'interni.

Sebbene concepito originariamente per il mercato ristretto del video originale (OAV), il film è stato infine proiettato in festival internazionali e distribuito in più di 21 paesi, un successo totalmente inatteso per l'équipe.

Il film ha vinto il premio del miglior film internazionale al festival Fantasia di Montreal grazie al voto del pubblico, il che ha comportato inviti in più di 50 festival in tutto il mondo.

Per promuovere il primo film di un regista ancora sconosciuto, il distributore lo ha presentato come l'opera del discepolo preferito di Katsuhiro Ōtomo, creatore di Akira, già celebre a livello internazionale.

I distributori hanno ottenuto gratuitamente citazioni elogiative dai registi Roger Corman e Irvin Kershner, utilizzate nelle campagne promozionali mondiali del film.

Una voce ha circolato secondo la quale Darren Aronofsky avrebbe acquistato i diritti per un remake di Perfect Blue; durante un'intervista con Kon nel 2001, ha spiegato di aver rinunciato a questo acquisto per vari motivi, riconoscendo al contempo che il suo film Requiem for a Dream riprendeva certi angoli e piani del film in omaggio.

La cantante Madonna ha integrato estratti di Perfect Blue nel videoclip della sua canzone What It Feels Like for a Girl.