Guillermo del Toro ebbe l'idea per The Shape of Water a dicembre 2011 durante una colazione con lo scrittore Daniel Kraus, con il quale scrisse in seguito anche il romanzo Trollhunters.

Il film è ispirato ai ricordi d'infanzia di del Toro su Creature from the Black Lagoon (1954); da bambino desiderava che l'Uomo Pesce e Kay Lawrence finissero insieme.

Quando del Toro stava discutendo con Universal di un remake di Creature from the Black Lagoon, propose una versione in cui il mostro e l'attrice protagonista femminile si sarebbero uniti, ma lo studio rifiutò quell'idea.

Del Toro scrisse il ruolo di Elisa specificamente con Sally Hawkins in mente, da fan dei suoi ruoli in Fingersmith e Happy-Go-Lucky, e le propose l'idea mentre era ubriaco ai Golden Globe del 2014.

Sally Hawkins si preparò per il suo ruolo guardando film di comici muti come Charlie Chaplin, Buster Keaton, Harold Lloyd e Stan Laurel.

Doug Jones, che interpretò la creatura anfibia, aveva già lavorato con del Toro in precedenza su Hellboy e Il labirinto del fauno, e praticò movimenti speciali in uno studio di danza per interpretare il personaggio come una specie di matador.

La voce della creatura anfibia fu creata dal sound designer Nathan Robitaille, che combinò i suoi stessi suoni vocali con rumori di animali e registrazioni della respirazione di del Toro.

Il ruolo di Giles era stato originariamente scritto pensando a Ian McKellen, ispirato al suo ruolo come il regista omosessuale James Whale in Gods and Monsters; quando McKellen non fu disponibile, del Toro mandò un'email a Richard Jenkins, che accettò il ruolo.

Le riprese si svolsero da agosto a novembre 2016 a Toronto e Hamilton, Ontario, Canada.

L'interno del cinema Orpheum è quello dell'Elgin and Winter Garden Theatres a Toronto, mentre l'esterno è la facciata della Massey Hall.

Fox Searchlight offrì a del Toro la scelta tra un budget di 20 milioni di dollari per girare il film a colori o 17 milioni di dollari per girarlo in bianco e nero; del Toro alla fine scelse il colore.

Il compositore Alexandre Desplat aveva parlato con del Toro tre anni prima dell'uscita e nel gennaio 2017 vide un montaggio grezzo, che gli ricordò un musical.

Desplat cercò di catturare il suono dell'acqua nella partitura in modo che gli spettatori provassero una sensazione di 'calore', paragonabile all'amore; la composizione durò sei settimane.

The Shape of Water ricevette 13 nomination alla 90ª cerimonia degli Oscar, le più di tutti i film quell'anno, e ne vinse quattro, tra cui Miglior Film e Miglior Regista.

Fu il secondo film fantasy a vincere l'Oscar per Miglior Film, dopo Il signore degli anelli - Il ritorno del re nel 2003.

Gli eredi dello scrittore Paul Zindel citarono in giudizio del Toro nel 2018 per plagio del suo libro Let Me Hear You Whisper, ma il caso fu respinto e nel 2021 il figlio di Zindel riconobbe che le accuse di plagio erano infondate.

Furono fatti anche confronti con il cortometraggio The Space Between Us del 2015, realizzato da uno studente della Netherlands Film Academy, ma l'accademia dichiarò che entrambe le opere erano completamente indipendenti l'una dall'altra.