Dès 1984, Tim Burton comptait d’ores et déjà faire de Frankenweenie un long métrage en stop motion. Mais pour des raisons de budget, il fut contraint d’en faire un court métrage en prises de vues réelles. Il aura donc fallu attendre plus de 25 ans pour que se concrétise son projet.
Ce n’est un secret pour personne, Tim Burton est un passionné de films d’horreur et place dans son panthéon Frankenstein de James Whale, avec Boris Karloff dans le rôle du monstre. A propos de sa motivation, à l’époque du court métrage, il déclare : "A l’origine, je voulais faire Frankenweenie parce que, étant jeune, j’étais fan de films d’horreur. Mais c’est également lié à la relation que j’ai moi-même eue avec un chien lorsque j’étais petit. C’est une relation particulière dans une vie, très forte, très affective. Évidemment, les chiens ne vivent pas aussi longtemps que les humains et par conséquent, on vit forcément la fin de ce lien. Cela, combiné à l’histoire de Frankenstein, m’a semblé être un bon sujet, une sorte de souvenir très personnel."
Etant dessinateur de formation, la place de l’animation dans la filmographie de Tim Burton est importante. En effet, sa première réalisation en stop-motion date de 1982 avec le court métrage Vincent, véritable autoportrait qui met en scène un petit garçon fasciné par les histoires d’épouvante. En 1994, il collabore activement avec Henry Selick en écrivant le scénario et en assurant la production de L' Etrange Noël de M. Jack. Frankenweenie marque sa troisième réalisation d’un film d’animation puisqu’en 2004, il signe Les Noces funèbres, dans lequel un vivant épouse un cadavre par erreur.
Comme souvent chez Tim Burton, un certain nombre de noms de personnages sont inspirés de classiques de la littérature fantastique. Ainsi, Victor fait penser à Victor Frankenstein (Mary Shelley), Elsa Van Helsing au fameux chasseur de vampires Abraham Van Helsing (Bram Stoker) et Edgar "E" Gore à Edgar Allan Poe.
L'emploi du noir et blanc dans le film a été imposé à la production, au départ récalcitrante. Ce choix esthétique fait non seulement écho au court métrage d’origine, mais aussi au film Frankenstein de James Whale (1931). Comme le souligne Tim Burton : "Le noir et blanc fait partie intégrante de l’histoire, de son identité et de son émotion et cela a toujours été très important. Le noir et blanc a quelque chose d’émouvant, un peu comme si c’était un personnage. Voir ce type d’animation en noir et blanc ajoute une certaine profondeur, et la manière dont les personnages et les objets entrent et sortent de l’ombre est très intéressante, elle contribue à raconter l’histoire."
C’est Danny Elfman, éternel complice de Tim Burton, qui compose la musique de ce long métrage. Il s’agit de leur seizième collaboration.
Les références au célèbre monstre de Mary Shelley sont nombreuses dans la filmographie de Tim Burton. Le personnage de Sally dans L' Etrange Noël de M. Jack avec toutes ses cicatrices propose en effet une version féminine de la créature créée par Frankenstein. De plus, Edward aux mains d'argent est une véritable adaptation du roman : entre l’inventeur, les cicatrices sur le visage du héros et les villageois qui le rejettent et le traquent, on retrouve dans le film de Burton tous les ingrédients de l’histoire originale.
Don Hahn, producteur exécutif de Frankenweenie, travaillait déjà pour les studios Disney lorsque Tim Burton a réalisé le Frankenweenie de 1984. Lorsqu’il a constaté que ce court métrage devenait culte pour les fans du genre, il a conseillé au réalisateur de développer un projet de long métrage.
Pour le doublage original du film, Tim Burton a fait appel à des acteurs dont il a déjà croisé la route. Ces habitués se nomment Winona Ryder (Beetlejuice, Edward aux mains d'argent), Catherine O'Hara (Beetlejuice, L' Etrange Noël de M. Jack), Martin Short (Mars Attacks!) et Martin Landau (Ed Wood, Sleepy Hollow, la légende du cavalier sans tête).
Christopher Lee double Dracula dans le film, un personnage qu’il avait déjà interprété à de nombreuses reprises, notamment en 1965 dans Dracula, prince des ténèbres, en 1968 dans Dracula et les femmes ou encore en 1970 dans Les Nuits de Dracula. L'acteur avait également assuré le doublage d’une autre créature pour Tim Burton : le Jabberwocky, que doit affronter l’héroïne lors de la bataille finale dans Alice au Pays des Merveilles.
Comme à son habitude, Tim Burton réutilise sa propre mythologie dans ses films. Ainsi, l’idée qu’un petit garçon pratique des expériences sur son chien, outre la référence évidente au mythe de Frankenstein, renvoie aussi à un passage de Vincent, son premier film d’animation réalisé en 1982.
L’un des personnages de Frankenweenie, "La fillette étrange", est directement inspirée du livre écrit et illustré par Tim Burton, La Triste Fin du petit enfant huître et autres histoires. Dans ce recueil de poèmes, cette petite fille, "Staring girl", a la particularité de regarder tout le monde fixement sans jamais cligner des yeux.
Frankenweenie est le premier film de Tim Burton depuis Big Fish dans lequel Johnny Depp n'apparaît pas. Même chose pour Helena Bonham Carter, présente dans chacun de ses longs métrages depuis ce même Big Fish.
Frankenweenie utilise la technique du stop-motion. Chaque marionnette est ainsi créée et manipulée à la main, et non à l’aide d’un ordinateur. Pour obtenir une seule seconde de film, cette technique exige de prendre 24 photos et de les projeter les unes après les autres pour obtenir un mouvement. Ce processus est très long et nécessite beaucoup de travail, c’est pourquoi l’équipe a fabriqué un grand nombre de marionnettes du même personnage en amont pour pouvoir travailler sur plusieurs scènes à la fois. Les images de synthèse permettent de travailler plus vite mais pour Tim Burton : "Il y a de la beauté dans ce type d’animation et le fait de prendre un objet inanimé et de lui donner vie reflète complétement le thème de Frankenstein. L’animation image par image possède une énergie particulière que vous n’obtiendrez jamais avec un autre format."
Sur le plateau, on recense plus de 200 marionnettes, dont 18 du héros Victor et 15 de son chien ramené à la vie, Sparky. C’est d’ailleurs à partir de ce personnage que toutes les autres marionnettes ont été confectionnées, la taille de ce chien pas comme les autres orientant les dimensions de chacun des personnages. Sa marionnette comporte plus de 300 articulations et l’équipe a dû défier les lois de la gravité pour le faire tenir debout sur ses minuscules pattes. Heureusement, les technologies actuelles permettent de supprimer les câbles de l'image durant la postproduction.
Si on compare la morphologie des marionnettes avec celle des acteurs qui les doublent, on trouve quelques similitudes. En effet, le personnage d’Elsa adopte une coiffure et un look similaire au personnage de Lydia, incarné par Winona Ryder dans Beetlejuice en 1988. Il en est de même pour Martin Landau qui partage de nombreux points communs avec sa marionnette M. Rzykrusky. Cela n’est pas une nouveauté chez Tim Burton puisque déjà dans Les Noces funèbres, Victor et La Mariée ressemblaient beaucoup à Johnny Depp et à Helena Bonham Carter.
Une grande partie de l’équipe technique de Frankenweenie a travaillé sur Les Noces funèbres en 2004. Trey Thomas, Andy Gent, Peter Sorg et Allison Abbate reprennent ainsi leurs rôles respectifs de directeur de l’animation, responsable des marionnettes, directeur de la photographie et productrice. Par ailleurs, le chef décorateur Rick Heinrichs avait également créé les décors du court métrage d’origine Frankenweenie, ainsi que ceux de Vincent, première production de Tim Burton à l’époque où il travaillait pour Disney.
Dans la tradition des classiques du cinéma d’horreur, un cimetière surplombe la ville de Frankenweenie. Ici, il s'agit d'un cimetière d’animaux. En le créant, l’équipe décoration a interrogé tous ses collègues pour obtenir le nom des animaux familiers qu’ils avaient perdus. La productrice Allison Abbate souligne : "C’était une bonne chose de pouvoir rendre hommage aux animaux que nous aimions, et d’ailleurs, beaucoup de leurs noms sont drôles et émouvants. J’aime qu’on évoque la mémoire d’animaux s’appelant "Bob Fishy" ou "Mrs Wiggles"."