L'idea di realizzare Pinocchio nacque già nel 1963, quando Luigi Comencini e Suso Cecchi D'Amico iniziarono a scrivere una sceneggiatura, ma rinunciarono dopo aver saputo che anche Federico Fellini intendeva girare un film sulla stessa storia.

Nonostante la Rai trasmettesse ancora in bianco e nero all'epoca, lo sceneggiato fu realizzato a colori in vista di una co-produzione e distribuzione internazionale.

Oltre alla versione originale in cinque puntate (280 minuti), Comencini realizzò una versione estesa di sei puntate (320 minuti), adattata in francese da Pierre Cholodenko e trasmessa in Francia sulla Première chaîne de l'ORTF nel dicembre 1972. Esiste anche un'edizione cinematografica di 135 minuti.

Il giovane Andrea Balestri, che interpretava Pinocchio, fu scelto tra numerosi bambini delle scuole elementari toscane per il suo carattere vivace e ribelle, ma dovette essere ridoppiato da se stesso in fase di missaggio perché la sua voce risultava troppo stridula in molte scene.

Domenico Santoro, che interpretava Lucignolo, era un ragazzino napoletano orfano di padre con dieci fratelli, scoperto da Comencini grazie a un documentario TV sul lavoro minorile; per il suo forte accento partenopeo fu doppiato da un ragazzino di Livorno scelto durante il missaggio.

Ugo D'Alessio, che interpretava Mastro Ciliegia, fu doppiato da Riccardo Billi, lo stesso attore che nel film interpreta l'Omino di burro; Billi aveva già prestato la voce al Grillo Parlante nella canzone "Una stella cade" del celebre film d'animazione Disney del 1940.

Il celebre effettista Carlo Rambaldi era stato inizialmente incaricato di realizzare il burattino di Pinocchio e ne creò tre prototipi meccanici, ma la produzione ruppe i rapporti con lui e utilizzò comunque le sue invenzioni senza il suo consenso; Rambaldi fece causa alla Rai e la vinse.

Il burattino di legno effettivamente usato nel film fu realizzato da Oscar Tirelli in tre esemplari: uno statico (poi acquistato da un imprenditore di Nizza), uno meccanico per le scene in movimento e uno acquatico per le scene in acqua; il modello si ispira alle illustrazioni di Carlo Chiostri, uno dei primi illustratori del romanzo di Collodi.

Nonostante il romanzo di Collodi sia ambientato in Toscana, lo sceneggiato fu girato principalmente nel Lazio, tra le province di Roma e Viterbo, in location come Farnese, Ischia di Castro, Isola Farnese, il Lago di Martignano, il porto di Civitavecchia, Colle Fiorito a Guidonia e le Saline di Tarquinia.

Le scene del Paese dei Balocchi furono girate nei Baracconi di Colle Fiorito (Guidonia), capannoni utilizzati per l'essiccazione del tabacco, poi demoliti a metà degli anni novanta per costruire un centro commerciale.

La miniserie ebbe un enorme successo di pubblico, con una media di ventuno milioni e mezzo di spettatori durante la prima trasmissione in Italia nel 1972.

La colonna sonora fu composta da Fiorenzo Carpi e includeva temi come quello di Lucignolo, quello di Pinocchio (Birichinata), il malinconico In cerca di cibo e il tema della Fata Turchina, alcuni dei quali furono adattati anche in forma di canzone, interpretata da Nino Manfredi e dallo stesso Andrea Balestri.