Aya et la sorcière est adapté du roman du même nom de Diana Wynne Jones. Goro Miyazaki a voulu l'adapter en un long métrage animé en raison de la qualité des personnages, notamment celui d'Aya. Le cinéaste explique : "Je suppose que Diana Wynne Jones puisait son inspiration dans l'observation attentive de ses proches et de son entourage. C’est sûrement ainsi qu’elle arrive à créer des personnages très réels, presque familiers, tels que chacun peut en trouver autour de lui, sans jamais tomber dans les stéréotypes. Autrement dit, ses personnages ne sont pas ceux d’une œuvre de fantasy mais ce sont des personnages forts qui pourraient réellement exister dans la vie courante. C’est ça que j’aime dans son travail."
Aya et la sorcière a été écrit par Diana il y a très longtemps. Elle l'avait laissé de côté sans le publier, avec pour idée d’y retravailler plus tard. En 2011, avant sa mort, elle a rangé ses manuscrits inachevés et a pensé que celui-ci pourrait être publié tel quel. C’est ainsi que le livre a été édité. Goro Miyazaki confie : "C'est peut-être pour cette raison-là qu’à la lecture de cette œuvre, j'ai senti qu'il y avait de nombreux vides à combler. Alors, j'ai réfléchi et j’ai fini par me dire que, pour faire comprendre Aya, il était important de raconter l’histoire de sa mère, disons son origine, et de montrer les liens tissés entre elles. J’ai donc ajouté l'histoire de sa mère, qui n'apparaît pas du tout dans le roman original."
Hormis le roman, Goro Miyazaki avait pour inspiration Kubo et l’armure magique du Studio Laïka. Il raconte : "Au début, j'ai beaucoup tâtonné pour trouver le moyen de créer les cheveux des personnages en images de synthèse tout en gardant le côté volumineux des cheveux dessinés à la main. Un jour, l’équipe du Studio Laïka est venue rendre visite au Studio Ghibli avec les marionnettes qu’elle avait utilisées dans Kubo. C’est en les voyant que j’ai compris que je devais créer des masses pour rendre la forme des coiffures comme dans un film de marionnettes."
Le nom de Hayao Miyazaki figure au générique d'Aya et la sorcière. La raison ? Cette légende de l'animation ayant fondé le studio Ghibli est l’initiateur du projet puisque c'est lui qui a présenté à son fils Goro l’œuvre originale de Diana Wynne Jones, en vue d’en faire un film.
Pour créer cette Angleterre entre réalisme et fantastique de contes de fées, Goro Miyazaki a puisé dans ses souvenirs en matière de voyages. Il précise : "J’ai eu de nombreuses occasions d'aller en Europe, mes souvenirs ont beaucoup compté dans la création graphique. En tant que passionné d’architecture, j’avais passé beaucoup de temps à observer les bâtiments. Et puis,quelques personnes de notre équipe du décor sont allées dans les Cotswolds (région britannique typique, incluant les villes de Bath et Oxford) pour faire du repérage, ce qui leur a permis de ressentir directement l'atmosphère britannique."
Satoshi Takebe n’est pas un compositeur de musique de films à proprement parler, mais plutôt un compositeur/arrangeur : il ne crée pas sa musique en fonction des scènes, mais compose très rapidement une grande quantité de morceaux à partir des idées de Goro Miyazaki. Le metteur en scène développe : "Ensuite, c’est moi qui choisis, parmi les morceaux proposés, la musique que je pense être la meilleure pour chaque scène. Il m'arrive aussi de lui demander d'arranger certains morceaux en fonction d’idées précises. Alors, il m'envoie immédiatement le nouvel arrangement. D’autre part, lors de l’enregistrement, il fait rarement plusieurs prises parce qu’il tient à l'atmosphère de la première prise pour laquelle tout le monde a dû respirer à l’unisson."