O diretor Mitsuo Iso começou a imaginar o conceito de Den-noh Coil em 1999, partindo de uma imagem que tinha na cabeça desde a infância: 'ao colocar óculos, vê-se um mundo paralelo'. O documento de projeto ficou pronto por volta de abril de 2000.
Iso levou o projeto a diversas produtoras e estúdios de animação por anos sem sucesso, até que em 2002 a produtora Sanae Mitsuki, da Tokuma Shoten, se apaixonou pela ideia depois de vê-la apresentada pelo animador do Studio Ghibli Katsuya Kondo, e decidiu tocar o projeto como a primeira animação de TV da editora.
Foi graças à ajuda de Masao Maruyama, então presidente da Madhouse e conhecido por dar oportunidades a diretores talentosos, que o projeto conseguiu um estúdio para ser produzido; a equipe trabalhou numa sala anexa, sem contar com a equipe principal da Madhouse.
Do primeiro esboço até a conclusão da série se passaram cerca de sete anos, e ao longo do desenvolvimento a história passou por cerca de 30 variações diferentes antes de a trama definitiva ser fechada, cerca de um ano antes da estreia.
A ideia original não era sobre realidade aumentada, e sim sobre crianças que ganhavam poderes mágicos através de itens tecnológicos; a criatura-título 'Coil' seria um bicho de estimação digital que morava com o protagonista, mas Iso não conseguiu desenvolver falas ou uma relação para o personagem, que acabou sendo abandonado no início do desenvolvimento.
A personagem Michiko passou por grandes mudanças: originalmente seria uma transferida de carne e osso chamada 'Michiko', e era ela quem teria o papel central que depois coube a Isako; com o tempo os papéis das duas foram se fundindo até restar apenas a personagem Isako.
A personalidade de Yasako também mudou bastante: originalmente ela seria decidida, cheia de iniciativa e boa em hacking, mas para criar contraste com Isako, Iso trocou sua personalidade e papel com os da personagem Fumie, que antes era a discreta seguidora; essa mudança destravou o roteiro e Iso escreveu de uma vez, em menos de dois meses, até o episódio 12.
O final da série reaproveita uma ideia de desfecho que Iso havia proposto para Neon Genesis Evangelion, mas que não foi aceita na época.
A obra foi influenciada pela literatura infantil de Taijiro Amazawa (como a série 'Hikarigurumayo, Maware!' e 'Orange Party') e pelo romance 'No Life King' de Seiko Ito, sendo este último citado por Iso como pioneiro em retratar sentimentalmente algo importante existindo dentro de jogos e computadores.
Iso escolheu retratar realidade aumentada (AR) e realidade mista (MR) em vez de realidade virtual (VR) porque a VR já havia se tornado popular após o sucesso do filme Matrix, e ele sentiu que não faria sentido revisitar o tema; além disso, por serem tecnologias pouco conhecidas na época, achava que erros de roteiro chamariam menos atenção do público.
Apesar de a animação parecer muito fluida, o próprio Iso revelou que a quantidade de desenhos por episódio era de cerca de 3.000 a 6.000 (por exemplo, cerca de 3.500 no episódio 12), bem menos que outras séries da época, que chegavam a usar até 20.000 desenhos por episódio.
A maior parte dos personagens teve o design inicial rascunhado pelo próprio Mitsuo Iso, e depois finalizado pela designer de personagens Yu Honda.
John Hanke, que na época chefiava o departamento de geolocalização do Google e depois fundou a Niantic, era fã confesso de Den-noh Coil, segundo revelado por integrantes da própria Niantic.
Em dezembro de 2009, a série foi usada como tema de uma promoção pioneira de realidade aumentada no Japão, realizada pela Tokyu Corporation em parceria com a NEC e o Instituto Nacional de Informática, como parte de um projeto do Ministério da Economia, Comércio e Indústria.
Antes do início da produção da série, Iso foi convidado a desenhar um mangá original para a revista Animage, mas desistiu depois de apenas três páginas.
