该片是地井武男的遗作,他于2012年6月29日去世,享年70岁。而一向追求逼真效果的高畑勋采取预先录制对白的方法,在2011年夏天即完成了地井武男的录音,所以得以留下老人最后的声音,在《辉夜姬物语》中的角色配音也成为地井武男生涯最后演出。后续老爷爷角色需重新录音的部份则交由《料理东西军》等电视节目主持人三宅裕司顶替。
读剧本的时候,地井武男曾质问导演这部电影是不是否定了地球,高畑导演则回应“恰恰相反,是对地球予以肯定”,由此坚定了老人的信心。
片中的童谣《天女之歌(天女の歌)》词曲出自高畑勋之手,坂口理子协助作词。
《辉夜姬物语》原定与《起风了》在2012年底同期上映,但因制作未完成而推迟到2013年。时间延期也使得原定的配乐担当池边晋一郎换成久石让,无意中促成了久石让和高畑勋导演的首度合作,而二人的接触最早始于《风之谷》,当时高畑担任影片制作人。
朝仓亚纪在最初应征辉夜姬一角时,高畑导演对制作人说“这个女孩有可能(担任辉夜姬)”。但亚纪却以为自己落选了,她当时一边哭一边朝车站走去,哭声偏巧被导演听见,很符合理想中辉夜姬的音色,所以当下决定由亚纪来为辉夜姬配音。
男主角舍丸则由高良健吾负责,高良健吾事后则表示著小时受吉卜力动画的影响而喜欢飞翔的感觉,能看到剧中自身配音的舍丸与辉夜姬在空中翱翔之场面是他最开心的地方。
另动画中扶养辉夜姬长大的老爷爷与老奶奶配音则分别由地井武男与宫本信子担任,而他们先前在1973年由森谷司郎执导的电影《下课后》(放课後)中、便已共同合作饰演一对夫妇。
一些《辉夜姬物语》的幕后制作人员也有尝试挑战角色配音,如对辉夜姬求婚者之一的石上中纳言便是由处理音响效果事务的古城环担任。而先前曾于高畑勋在1999年推出的动画《我的邻居山田君》中担任配音的演员朝丘雪路,此回也特别友情客串为其中一名角色配音。
高畑勋1974年导演的TV动画《阿尔卑斯山的少女海蒂(アルプスの少女ハイジ)》,无论从人物性格、舞台背景还是故事脉络都和《辉夜姬物语》有很多共通之处,当年导演在完成这部作品之后,也曾说过“迟早有一天,要以日本为舞台讲述海蒂的故事”。
该片未采用任何一名专业声优。
《辉夜姬物语》剧场版片长为137分钟,超过了133分钟的《幽灵公主》,成为吉卜力工作室最长的动画长片。