Les frères Samuel Guillaume et Frederic Guillaume ont rencontré le producteur Benoît Dreyer lors de leurs études. C'est tout d'abord par amitié qu'ils ont décidé de travailler ensemble : les frères Samuel Guillaume ont ainsi réalisé plusieurs courts métrages dans le but de rejoindre une école d'art, sans toutefois en faire un choix de carrière.
Lors de leur première rencontre avec les frères Samuel Guillaume et Frederic Guillaume, le producteur Robert Boner a violemment critiqué leur scénario : "A la fin de la réunion, je pensais ne plus jamais revoir ces jeunes gens, or quelques jours plus tard, j'ai reçu un mail m'expliquant qu'ils avaient réfléchi et décidé de reprendre leur travail. J'ai trouvé leur démarche très constructive, apprécié leur volonté, leur disponibilité et, comme j'avais aimé l'ambiance qui se dégageait du récit, j'ai décidé de m'intéresser à leur projet."
Max & Co était prévu pour être un court métrage : c'est finalement pour des raisons de financement que les artistes ont décidé d'en faire un long métrage, plus simple à distribuer. La réécriture du scénario pour ce nouveau format a duré deux ans.
Guionne Leroy, directrice de l'animation sur Toy Story, est une légende de l'animation. Elle a rejoint l'équipe de Max & Co pour en écrire la "bible", qui définit les traits et les attitudes de chaque personnage. C'est en grande partie grâce à elle que l'équipe de Max & Co a pu être constituée.
Afin de faciliter le tournage, tous les plans ont d'abord été prévisualisés sur un logiciel destiné aux architectes. Pour Benoît Dreyer, "le tournage, c'est déjà de la post-production et le film se monte avant le tournage."
Les comédiens du doublage, Lorànt Deutsch, Sanseverino, Virginie Efira, Patrick Bouchitey et Denis Podalydès, ont tous enregistré leurs dialogues ensemble, de façon à pouvoir réellement jouer leurs personnages. Patrick Bouchitey a même été plus loin en s'habillant comme Rodolfo, son personnage, lors de ses séances d'enregistrement.
Samuel et Frédéric ont commencé par fabriquer des poupées pour faire un teaser. C'est finalement Mackinnon et Saunders, les créateurs des marionnettes des Noces funèbres de Tim Burton qui se sont chargés des modèles finaux.
Les scénaristes engagés par les frères Guillaume, Emmanuel Sallinger et Christine Dory, n'avaient jamais travaillé dans le domaine de l'animation. Un choix des réalisateurs, qui voulaient maintenir un certain réalisme dans le film, comme le souligne Samuel Guillaume : "Je me souviens d'une grande discussion autour de la magie dans le film, comme nous l'envisagions dans les toutes premières versions du scénario ils étaient allés vers des propositions assez excessives, comme la transformation soudaine de Madame Doudou en fraise. Ils ont commencé, en effet, par penser que, comme c'était de l'animation, ils pouvaient se permettre certaines excentricités, certaines folies inhabituelles. C'est alors qu'avec Frédéric nous avons vraiment choisi une orientation et décidé d'ancrer le récit dans une certaine forme de réalisme."
Le fournisseur de poupée, le fabriquant de décors et d'accessoires, ainsi que l'équipe d'animateurs présents sur Max & Co sont les mêmes que pour Chicken Run et Wallace et Gromit le mystère du lapin-garou.
Le bigoude, l'instrument de Max, a été créé par le compositeur Bruno Coulais. C'est un mélange de guitare électrique, d'accordéon et de percussions diverses.