Le Chant de la Mer est une production multiculturelle. Le film a en effet été coproduit par le Danemark, la Belgique, l'Irlande, le Luxembourg et la France.
L'idée des aventures de Ben et Maïna est venue à Tomm Moore suite à la découverte, lors de vacances familiales, de cadavres de phoques, tués par des pêcheurs. Profondément marqué par cette découverte et empreint des légendes de son enfance (notamment celle des selkies, "des créatures mythologiques, mi-femme mi-phoque"), Moore décida de réaliser un film sur ce sujet.
Le réalisateur Tomm Moore situe l'histoire du Chant de la Mer en 1987, période charnière pour l'Irlande. En effet, à partir de cette date, le pays entra dans la mondialisation et mit de côté la transmission des légendes traditionnelles.
Le Chant de la Mer aborde des thèmes délicats comme la mort et son acceptation à travers des mythes et des légendes irlandaises.
Nolwenn Leroy a prêté sa voix à la bande son du Chant de la Mer. La chanteuse a déclaré que le film est : "un projet qui me comble triplement car je suis passionnée par l'Irlande, par les contes et légendes de la mer, parce-que je suis également la marraine de la Société Nationale pour le patrimoine des phares et balises...et pour finir, car je suis fan de son travail, depuis le fameux "Brendan et le secret de Kells""
Brendan Gleeson qui a travaillé sur Brendan et le secret de Kells, prête à nouveau sa voix à un personnage du film de Tomm Moore, Le Chant de la Mer. Pour créer Conor, le réalisateur s'est inspiré de l'allure de l'acteur, tant pour l'écriture que pour le design.
Pour réaliser Le Chant de la Mer, Tomm Moore s'est inspiré de Mon voisin Totoro (1988) de Miyazaki, pour son côté nostalgique d'un temps révolu. On retrouve ainsi chez Miyazaki, la nostalgie du Japon des années 1950 et chez Moore, celle de l'Irlande de son enfance. Le Cheval venu de la mer de Mike Newell a également été une source d'inspiration pour le réalisateur.
Bruno Coulais et Kila, du groupe Colm Ó Snodaigh, ont composé les musiques du Chant de la Mer. Ils avaient déjà participé à la bande-son de Brendan et le Secret de Kells.
Le Chant de la Mer a été présenté au Festival International de Toronto en septembre 2014 et au Festival d'Annecy.