Prima di Moana, Clements e Musker avevano lavorato a un adattamento del romanzo Mort di Terry Pratchett, ma problemi nell'acquisizione dei diritti li costrinsero ad abbandonare il progetto.
L'idea del film nacque nel 2011 quando Musker iniziò a leggere sulla mitologia polinesiana e scoprì le gesta del semidio Maui, trovando la cultura polinesiana adatta a un film d'animazione.
Nel 2012 Clements e Musker si recarono in viaggio di ricerca a Fiji, Samoa e Tahiti per incontrare le popolazioni del Pacifico e studiarne la cultura; inizialmente il film doveva essere incentrato solo su Maui, ma le ricerche spinsero Clements a proporre una nuova protagonista, la figlia di un capo.
Un Oceanic Story Trust, composto da esperti del Pacifico consultati per cinque anni, fece rielaborare il personaggio di Maui (che era stato disegnato calvo) dandogli lunghi capelli, e fece eliminare una scena in cui Vaiana lanciava noci di cocco per rabbia, giudicata inappropriata.
Al D23 Expo del 2015 il cognome della protagonista fu presentato come 'Waialiki', nome poi non mantenuto nella versione finale del film.
La prima stesura della sceneggiatura fu scritta da Taika Waititi, che lasciò Disney nel 2012 per tornare in Nuova Zelanda; anni dopo scherzò dicendo che dell'intera sua bozza era rimasta solo la didascalia 'EXT: OCEAN – DAY'.
Nella prima versione della sceneggiatura Vaiana aveva cinque o sei fratelli e la storia ruotava sul tema del genere, elemento poi eliminato per concentrarsi sul percorso di autoscoperta della protagonista.
In una bozza precedente il padre di Vaiana era colui che voleva riprendere la navigazione, ma la sceneggiatura fu riscritta per farlo diventare un oppositore, in modo che non oscurasse il ruolo della protagonista; fu invece Pamela Ribon a proporre il personaggio della nonna come mentore.
Te Kā nelle prime bozze si chiamava Te Pō, un riferimento alla dea māori Hine-nui-te-pō, che in origine era la dea della vita Hine-tītama ma divenne dea della morte dopo aver scoperto che suo marito era anche suo padre.
Nel 2015, dopo che il film era già entrato in produzione, emersero importanti problemi di trama; Don Hall e Chris Williams, appena terminata la regia di Big Hero 6, si unirono come co-registi per aiutare a risolvere i problemi narrativi, dato che Clements e Musker lavoravano già 12 ore al giorno con circa 90 animatori.
La scena in cui Maui e Vaiana incontrano i Kakamora è un omaggio intenzionale a Mad Max: Fury Road.
Auliʻi Cravalho fu scelta come protagonista dopo audizioni con centinaia di candidate provenienti da tutto il Pacifico, quando aveva 14 anni ed era una studentessa del primo anno di liceo; il design del volto di Vaiana era già completo, quindi la somiglianza fisica tra l'attrice e il personaggio fu una pura coincidenza.
Gli animatori Disney riuscirono a integrare alcuni gesti e manierismi di Auliʻi Cravalho nel comportamento del personaggio animato durante la produzione.
La maggior parte del cast vocale è di origine polinesiana: Cravalho e Nicole Scherzinger sono hawaiane native, Dwayne Johnson, Oscar Kightley e Troy Polamalu sono di origine samoana, mentre Rachel House, Temuera Morrison e Jemaine Clement sono di origine māori neozelandese.
Moana è il primo film interamente in animazione computerizzata diretto da Clements e Musker; solo i tatuaggi senzienti di Maui, animati da Eric Goldberg, sono realizzati con animazione tradizionale disegnata a mano.
Il film fu prodotto in strutture provvisorie all'interno di un enorme magazzino a North Hollywood (insieme a Zootropolis), mentre la sede della Disney Animation a Burbank era in ristrutturazione; Musker notò una somiglianza con La Sirenetta, prodotto a sua volta in un magazzino a Glendale.
Le canzoni furono scritte da Opetaia Foa'i, Mark Mancina (alla sua terza collaborazione con Walt Disney Animation Studios dopo Tarzan e Fratello Orso) e Lin-Manuel Miranda, mentre la colonna sonora fu composta da Mancina; i testi sono in inglese, samoano e tokelauano.
La canzone 'How Far I'll Go' ricevette candidature di alto profilo, tra cui l'Oscar e il Golden Globe per la miglior canzone originale, e vinse il Grammy Award come miglior canzone scritta per un mezzo visivo nel 2018.
In molti paesi europei il nome della protagonista Moana fu cambiato in Vaiana per un conflitto di marchio; in Italia il film uscì con il titolo Oceania, probabilmente per evitare confusione con l'attrice pornografica Moana Pozzi, come confermato dal responsabile marketing di Disney Italia Davide Romani nel 2015.
Il film fu il primo lungometraggio ad essere interamente doppiato in lingua tahitiana, presentato a Papeete nell'ottobre 2016; si tratta solo del secondo caso in cui Disney realizza un doppiaggio dedicato alla cultura che ha ispirato il film, dopo lo Zulu per Il Re Leone (1994).
Nel 2017 fu realizzato un doppiaggio in lingua māori diretto dalla stessa Rachel House, con House, Jemaine Clement, Temuera Morrison e Oscar Kightley che ripresero i loro ruoli originali; a differenza della versione tahitiana, questa fu messa in vendita in Australia e Nuova Zelanda.
Nel 2018 fu prodotto anche un doppiaggio in lingua hawaiana, con Auliʻi Cravalho e Nicole Scherzinger che ripresero i loro ruoli, distribuito gratuitamente nelle scuole hawaiane e mai messo in vendita.
Un costume 'skin suit' di Maui destinato al merchandising del film fu ritirato da Disney dal proprio negozio online dopo le proteste per insensibilità culturale, poiché sembrava promuovere il 'brownface'.
Un articolo del 2026 del Guardian ha esplorato le somiglianze tra il film e il documentario muto del 1926 'Moana' di Robert J. Flaherty, ambientato a Samoa; secondo lo storico del cinema Bruce Posner e l'accademica Dionne Fonoti, quel documentario potrebbe aver influenzato i temi culturali e filosofici del film Disney.
