Il progetto iniziale, sviluppato a partire dal 2016 dal regista Tomohiko Itō, lo sceneggiatore Mado Nozaki e lo studio Graphinica, proponeva una trama incentrata su concetti di fantascienza come un «mondo senza causalità» ed era quasi terminata, ma è stata abbandonata dopo il successo del film Your Name nel 2016, che ha cambiato le aspettative dello studio Tōhō nei confronti dei film d'animazione.
Una nuova trama, più orientata all'intrattenimento con un liceale come protagonista, è stata riscritta da zero nella primavera 2017 durante un seminario in cui i principali membri del team hanno dormito in una sala riunioni condividendo i loro lavori preferiti sotto forma di brainstorming.
Il regista Tomohiko Itō ha spiegato che il colpo di scena finale della storia era deciso fin dall'inizio e l'intero sceneggiatura è stata costruita all'indietro a partire da questo finale.
Il produttore Katsuhiro Takei si è ispirato al film Frequency (2000) per l'idea di due personaggi che vivono in epoche diverse unirsi per uno scopo comune, poi ha aggiunto elementi di mondi virtuali ispirati a Matrix e al romanzo Permutation City di Greg Egan, citato esplicitamente nel film.
Il film si ispira anche a molte altre opere secondo il libretto ufficiale, tra cui Vanilla Sky, Inception, Interstellar, Looper, Urusei Yatsura: Beautiful Dreamer, Perfect Blue, Coil, Zegapain, così come film Marvel come Black Panther o Doctor Strange per alcune scene, e (500) giorni insieme per la romance.
L'attore Takumi Kitamura, che interpreta il ruolo principale di Naomi Katagaki, ha fatto qui la sua prima esperienza assoluta come doppiatore (seiyū).
La registrazione delle voci è stata effettuata secondo il metodo detto «pre-sco», cioè gli attori hanno registrato i loro dialoghi prima che l'animazione fosse realizzata in base alla loro performance.
Il film utilizza la tecnica del «cel-look 3DCG», un rendering in immagini sintetiche ritoccate fotogramma per fotogramma per imitare lo stile di un'animazione tradizionale in 2D disegnata a mano, in particolare per correggere gli ombreggi troppo realistici in 3D.
Il character designer Yukiko Horiguchi ha supervisionato in qualità di direttrice dell'animazione la correzione manuale delle espressioni facciali e dei movimenti sottili, un ambito in cui la 3DCG è meno performante, e alcune scene come quella di Misuzu in cosplay al mercato dei libri sono state interamente disegnate a mano.
Il character design del cattivo Kitsune-men è stato originariamente concepito dal mangaka Kazuhiro Fujita con un abito tradizionale giapponese, ma questa scelta è stata abbandonata perché troppo difficile da modellare in 3DCG, sostituita da un abito da operaio.
L'animatore Ichirō Itano, celebre per l'«Itano Circus», ha supervisionato personalmente la scena dell'attacco con pioggia di missili del mostro finale del film, realizzata in questo stile caratteristico.
A differenza dell'uso consueto dove la musica del film è composta dopo lo storyboard, diversi artisti non specializzati in musica da film hanno composto in parallelo con l'animazione, riuniti sotto il nome del collettivo «2027Sound» (di cui OKAMOTO'S, Official HIGE DANdism, Nulbarich), al fine di stimolare mutuamente il lavoro di animazione e composizione.
Il brano «Shinsekai» del gruppo OKAMOTO'S, scritto al primo reading della sceneggiatura da Shō Okamoto, è stato scelto dal regista come tema finale dopo diversi altri candidati, perché corrispondeva meglio alla scena finale.
Il film è stato il primo film giapponese distribuito dalla Tōhō, animazione o film live-action, a utilizzare la tecnologia audio Dolby Atmos, ed è stato solo il quinto film d'animazione giapponese a beneficiarne.
Il film è stato presentato durante una proiezione speciale al tempio Higashi Honganji, situato vicino alla stazione di Kyoto e alla torre di Kyoto che servono da sfondo al climax del film, nell'ambito della promozione.
