L'étoile imaginaire a été en sélection officielle au Festival de Venise 2006.
Le réalisateur Gianni Amelio et la monteuse Simona Paggi collaborent ensemble depuis de nombreuses années, notamment depuis le film Portes ouvertes réalisé en 1990.
Après trois mois de repérage des lieux, le film a été tourné en neuf semaines entre mai et juillet 2005 dans près de trois pays différents : en Chine, en Mongolie intérieure et à Gêne en Suisse. D'après le réalisateur, le tournage a été éprouvant, mais " c'est bon signe lorsqu'on ne se souvient plus de la fatigue d'un tournage : L'étoile imaginaire s'est avéré un film difficile à tourner, mais aussi celui qui s'est fait de la manière la plus simple et “naturelle” possible. "
Lors du tournage en Chine, la commission de contrôle cinématographique a envoyé l'un de ses fonctionnaires pour vérifier chaque version du scénario. Elle a également refusé que l'équipe tourne dans l'aciérie de Chongqing, où les conditions de vie et de travail sont épouvantables, notamment à cause des émanations toxiques.
Le film est librement inspiré du roman Le Démantèlement d'Ermanno Rea, paru en France en 2006. Le réalisateur avoue s'être servi du livre comme base, mais il complète : " Je suis parti d'un roman à succès, mais j'ai préféré m'en éloigner et imaginer ce qui pouvait se passer une fois le livre refermé. C'est ainsi que j'ai eu l'idée de la panne, qui compromet d'emblée le fonctionnement de l'équipement vendu aux Chinois, et qui en fait une source potentielle de conflits dont, au départ, le sens nous échappe. D'où le rôle de l'ouvrier dont l'intégrité un peu folle devrait nous faire réfléchir sur l'avenir de ce grand pays. "
Le réalisateur Gianni Amelio parle des valeurs de son personnage principal, Vincenzo, interprété par Sergio Castellitto : " Il est possible que Vincenzo vive avec des valeurs archaïques et qui semblent démodées dans un monde comme le nôtre, mais aussi dans un monde comme la Chine qui, pourtant, devrait faire preuve d'une profonde sagesse dépassant de loin ce qu'on est en droit d'attendre de sa modernité, de son rôle pionnier et de sa puissance dans l'économie mondiale... Cet homme hors du commun me fait penser à un Don Quichotte des temps modernes, à un individu qui du jour au lendemain entreprend d'escalader une montagne sans savoir ce qu'il trouvera au sommet. "
Gianni Amelio analyse le voyage de son héros : " Vincenzo ressemble à ces personnages de fables qui se lancent dans de folles aventures pour sauver la vie des autres et finissent, dans la mesure du possible, par sauver la leur. Il y a quelque chose d'inéluctable dans le voyage de cet italien en Chine, et dans sa rencontre avec la jeune Liu Hua qui lui fait découvrir la tendresse. Il s'agit au départ d'un parcours semé d'embûches, mais qui s'avère en réalité un périple libérateur et rassérénant. "
Le nom du héros, Vincenzo Buonavolontà, signifie littéralement " De bonne volonté ". Selon son interprète,Sergio Castellitto, "La nature profonde de Vincenzo est celle d'un homme déterminé, intelligent et animé par une candeur qui me fascine et me séduit toujours chez certaines personnes. Ainsi la “bonne volonté” de son patronyme désigne-t-elle à la fois sa nature, son destin et sa damnation. Seul un être candide - ou stupide pourrait-on dire - mettrait le cap sur la lune (autrement dit, sur la Chine, planète à part, et monde vivant en autarcie), en emportant simplement avec lui une soupape à remplacer dans une gigantesque machine industrielle ressemblant à une navette spatiale. Et pourtant, Vincenzo n'hésite pas à partir, convaincu que cette simple soupape pourra sauver l'usine, la Chine, l'écosystème et ses convictions d'homme digne."