Le film est présenté hors compétition lors du Festival du Film de Bordeaux 2014.
C'est la seconde fois que Camille Genaud joue dans un film de Sophie Letourneur, puisqu'elle était à l'affiche des Coquillettes (2012).
Une grande partie du tournage a eu lieu dans le château de Serres, dans les Hautes-Alpes.
Contrairement à ses autres films (notamment La Vie au ranch), la figure du groupe chère à la réalisatrice est ici mise à mal puisque Gaby, au départ entourée de ses amis, se retrouve livrée à elle-même. La cinéaste se défend d’avoir voulu prendre à contre-pied les attentes du public et déclare : "Je n’ai pas cherché à inscrire ce film dans un rapport aux autres films. Gaby Baby Doll a été écrit très naturellement, de façon nécessaire. Je ne tente pas d’aller contre ce qu’on peut attendre de moi."
Si chacun des films de Sophie Letourneur est motivé par le travail sur la forme, ils regroupent tous des expériences personnelles qui ont touché la réalisatrice. Elle raconte : "Je pense qu’à chaque fois, c’est la forme, le travail de la matière qui me donne envie de faire un film. Un travail particulier sur le son, le récit, ou l’image, puis en dessous s’infiltre ce qu’il est temps que je travaille profondément... Manue Bolonaise était une expérience de dispositif d’atelier avec des élèves de sixième et aussi la projection d’une trahison que j’ai vécue. (…) Chaque film est une sorte de catharsis qui m’emmène dans le fond et dans la forme."
Pour écrire son scénario, Sophie Letourneur s’est accordée une grande part d’improvisation, reprenant les mots de son frère, Philippe Letourneur et de ses amis.
Même si beaucoup de scènes ont été tournées en extérieur, Sophie Letourneur est restée fidèle à son envie première d’obtenir un effet factice dans son film. Si les décors sont naturels, la réalisatrice a conservé une part d’étrange qui dénaturalise la nature.
La réalisatrice a fait preuve d’une extrême précision dans le choix de ses cadres. Son objectif était de faire de chaque plan fixe une sorte de "peinture". Sophie Letourneur s’est ainsi inspirée des tableaux de Vermeer et Bellini, mais également de dessins animés, notamment japonais.
Habituée à diriger des acteurs inconnus ou débutants, Sophie Letourneur a dérogé à sa règle en choisissant pour les rôles principaux de son film Benjamin Biolay et Lolita Chammah.
Pour la musique de son film, Sophie Letourneur a fait appel à Yongjin Jeong, un compositeur sud-coréen (qui a travaillé pour le réalisateur coréen Hong Sang-soo). C’est par skype que la réalisatrice et le musicien ont travaillé sur la bande-son du film. Benjamin Biolay a également participé à la BO avec l'écriture de Gaby Baby Doll, chanson du générique de fin.