Режиссёром картины стал номинант «Оскара» Дэмьен Шазелл. Он мог получить престижнейшую премию за «Лучший адаптированный сценарий» ленты «Одержимость» 2013 года, для которой он также был режиссёром. В 2016 году вышел фильм «Кловерфилд, 10», для которого Шазелл написал сценарий.
Главные роли Мии и Себастьяна исполнили номинанты на «Оскар» Эмма Стоун и Райан Гослинг соответственно. Эмма могла получить свою награду за «Лучшую женскую роль второго плана» ленты «Бёрдмэн». Также она участвовала в таких проектах, как «Прислуга» и «Эта дурацкая любовь». Райан же был номинирован на «золотую статуэтку» в 2007 году за «Лучшую мужскую роль» фильма «Полу-Нельсон». Кроме того, он работал над такими проектами, как «Дневник памяти» (2004), «Перелом» (2007) и ранее упомянутом «Эта дурацкая любовь».
Также в картине сыграли два лауреата «Оскара»: Дж. К. Симмонс («Лучшая мужская роль второго плана» за «Одержимость» 2015 года) и Джон Ледженд («Лучшая песнь» в «Сельма» 2015 года).
Музыку для этой картины написал Джастин Гурвич, который ранее работал над мелодиями, звучавшими в драме «Одержимость». По словам композитора Джастина Гурвича, все партии на фортепиано в фильме были сначала записаны пианистом Рэнди Кербером на этапе подготовки к съёмках. После этого шесть дней в неделю по два часа в день Райан Гослинг брал уроки игры на фортепиано, заучивая музыку наизусть. К моменту начала съёмок Гослинг мог играть все партии, показанные в фильме, без использования дублёра и спецэффектов.
При подготовке к своим ролям Райан Гослинг и Эмма Стоун брали уроки бальных танцев и чечётки.
Название фильма имеет двойное значение. Ла-Ла Ленд — это не только прозвище Лос-Анджелеса, где разворачиваются события, но и идиоматическое выражение, означающее «уход от жестокой реальности в страну грёз и фантазий», которое передаёт основную тему фильма.
Для того, чтобы актёры и съёмочная группа смогли набраться вдохновения и настроиться на определённую волну при создании фильма, им были показаны несколько картин: «Поющие под дождём» (1952), «Цилиндр» (1935), «Шербурские зонтики» (1964), «Время свинга» (1936), «Театральный фургон» (1953), «Девушки из Рошфора» (1967) и даже «8 с половиной» (1963), послужившая вдохновением для начального музыкального номера Traffic.
Съёмки фильма проходили в течение восьми недель летом 2015 года.
Сцены неудачных прослушиваний Миа отчасти позаимствованы из личного опыта Эммы Стоун и Райана Гослинга.
Премьера фильма состоялась 31 сентября 2016 года на Венецианском кинофестивале, где Эмма Стоун получила «Кубок Вольпи за лучшую женскую роль». Фильм взял главный приз на 41-ом кинофестивале в Торонто.