Alain Guesnier a trouvé l'idée du scénario en écoutant sa fille Léa. Celui-ci se souvient : "Un jour que je rêvassais, ma fille m'a interpellé : "Papa j'ai une idée pour ton prochain film ! C'est l'histoire d'un homme qui s'évade de prison où on l'a enfermé alors qu'il était innocent. Poursuivi et blessé, il se réfugie dans le jardin d'une maison où vit une petite fille. Sans rien dire à ses parents, la petite fille va le cacher, le soigner, lui apporter à manger et lui réapprendre à aimer et à vivre, parce qu'après tout ce qui lui est arrivé, il n'est plus capable d'amour. Tu ne trouves pas que c'est une bonne idée ?""
Pour le rôle de Marie, Alain Guesnier a commencé par la filière habituelle des castings pour enfants. Mais les stéréotypes des enfants déjà vus dans les séries télévisés ne l'ont pas convaincu. Il s'est alors lancé dans du "casting sauvage" : sorties d'écoles, radios jeunes, cours de danse...
Chaque mercredi pendant deux mois, deux personnes ont rencontré 294 petites filles âgées de onze à treize ans. Trois se sont détachées du lot et Laurent Lucas est venu faire des essais avec chacune d'elles. Lorsque ce fut le tour de Julie Julien, la symbiose fut immédiate.
Pour le rôle d'Alice, le bébé du film, c'est Ysé Montserrat, qui n'est autre que la fille du co-scénariste Ricardo Montserrat, qui fut choisie.
Le tournage s'est déroulé pendant quatre semaines près de Paris, du côté de Crécy-la-Chapelle, à proximité du parc Disney. Des plans de bord de mer ont été filmés entre Boulogne-sur-mer et Calais. Mais Villeport, le lieu vers lequel se dirigent François et Marie, n'existe pas.
Va, petite ! a remporté le Prix Spécial du Jury Ecran Junior au Festival de Cannes 2003.