Brad Bird ha ideato i personaggi della famiglia Incredibili già nel 1993, in un periodo incerto della sua carriera, e le sue vicende personali hanno influenzato profondamente la storia.

Dopo l'insuccesso al botteghino de Il gigante di ferro, Bird ha contattato il vecchio amico dei tempi del CalArts John Lasseter alla Pixar nel marzo 2000 e gli ha proposto l'idea del film, che inizialmente immaginava in animazione 2D.

Gli Incredibili è stato il primo film Pixar scritto e diretto da un solo regista, oltre a essere il primo interamente popolato da personaggi umani.

Durante la produzione, il regista Hayao Miyazaki dello Studio Ghibli visitò la Pixar e vide i primi reel della storia; quando Bird gli chiese se avessero senso o fossero solo 'americanate', Miyazaki rispose che si trattava di un progetto molto audace per un film americano.

Il personaggio di Sindrome doveva originariamente essere un antagonista secondario che moriva in un'esplosione all'inizio del film, ma fu promosso a villain principale perché i creatori lo trovavano più interessante del personaggio originariamente previsto come cattivo principale, Xerek.

Sia Holly Hunter (voce di Helen/Elastigirl) sia Craig T. Nelson (voce di Bob/Mr. Incredibile) non avevano mai doppiato un personaggio animato prima di questo film.

Per far sì che Spencer Fox, doppiatore di Dash, avesse un respiro realistico e affannato in alcune scene, Bird lo fece correre quattro giri intorno allo studio Pixar fino a stancarlo.

Bird scelse Sarah Vowell come voce di Violet dopo averla sentita nel programma radiofonico This American Life, ritenendola perfetta per il ruolo e offrendole la parte con una telefonata immediata.

Lily Tomlin fu inizialmente considerata per il ruolo di Edna Mode ma rifiutò, suggerendo a Bird di doppiare lei stesso il personaggio; dopo vari tentativi falliti di casting, Bird decise di prestare la propria voce a Edna.

Jack Black rifiutò il ruolo di Sindrome ritenendo il personaggio 'monodimensionale', una decisione di cui in seguito si sarebbe pentito.

Per animare la lunga chioma di Violet, che doveva coprirle il volto per motivi legati al suo personaggio, gli animatori impiegarono circa sei mesi di lavoro senza ottenere un risultato soddisfacente, tanto che la sua capigliatura fu completata con successo solo verso la fine della produzione.

La Disney era inizialmente riluttante a realizzare il film per le difficoltà tecniche legate all'animazione di personaggi umani, pensando che un film live-action sarebbe stato preferibile, ma Lasseter si oppose a questa idea.

Il film contava almeno 781 inquadrature con effetti visivi, spesso usati anche per gag comiche, come il vetro dell'auto che si frantuma quando Bob chiude la portiera con rabbia.

Per la trasformazione di Jack-Jack in una sostanza gelatinosa verso la fine del film, i tecnici prevedevano di impiegare almeno due mesi di lavoro extra in una fase già critica della produzione, il che portò a un acceso confronto tra Bird e il produttore John Walker prima che Bird acconsentisse a modifiche.

John Barry era la prima scelta per comporre la colonna sonora, tanto che un trailer del film utilizzò una nuova incisione del suo tema per Agente 007 - Al servizio segreto di Sua Maestà, ma Barry rifiutò di ripetere lo stile delle sue colonne sonore precedenti, così l'incarico passò a Michael Giacchino.

Su richiesta di Bird di ottenere un suono d'epoca coerente con l'ambientazione retrofuturistica anni '60, la colonna sonora fu registrata su nastri analogici anziché digitali, con tutti i musicisti nella stessa stanza a suonare insieme.

La produzione del film I Fantastici Quattro del 2005 fu costretta ad apportare modifiche significative alla sceneggiatura e ad aggiungere più effetti speciali a causa delle somiglianze con Gli Incredibili.

Nel gennaio 2026 Gli Incredibili è stato selezionato per la conservazione nel National Film Registry della Biblioteca del Congresso statunitense, diventando il terzo lungometraggio Pixar a ricevere questo riconoscimento dopo WALL-E e Toy Story.

Il film vinse il premio Oscar per il miglior film d'animazione e il miglior montaggio sonoro, e fu il primo film interamente animato a vincere l'Hugo Award per la miglior presentazione drammatica.