Vào thời điểm tháng 2 năm 2019, bộ phim chuyển thể từ loạt sách The Enola Holmes Mysteries của Nancy Springer đang trong quá trình phát triển tại Legendary Pictures, với Millie Bobby Brown sản xuất kiêm đóng vai chính và Harry Bradbeer được chỉ định giữ ghế đạo diễn.[3] Trước đó Brown đã đọc loạt sách cùng chị gái Paige và ngay lập tức muốn vào vai Enola, nhưng khi ấy cô chưa đủ tuổi để đóng nhân vật này. Cô nói với cha mình về ý định chuyển thể cuốn sách thành phim và hợp tác với Legendary Pictures – công ty đã sản xuất Chúa tể Godzilla, một tác phẩm có sự góp mặt của Brown. Cô và Bradbeer muốn bộ phim được làm nên từ sự tràn trề năng lượng, giàu cảm xúc và cả những nét độc lạ.[4][5] Brown thảo luận với biên kịch Jack Thorne về cách phá vỡ bức tường thứ tư mà cô mong muốn.[6] Bradbeer rất hào hứng với kịch bản vì nó là sự kết hợp giữa mối quan tâm của ông tới các câu chuyện về "thành viên trong những gia đình khác thường học cách thấu hiểu nhau" và tình yêu ông dành cho Sherlock Holmes. Brown tận dụng cơ hội để ứng biến vì tính cách của nhân vật Enola hoàn toàn cho phép điều đó, việc mà cô không thể làm trong Cậu bé mất tích do bộ phim này được lên kịch bản rất chặt chẽ. Việc ghi lại những khoảnh khắc ngẫu hứng đó của Brown và theo kịp cô là một thách thức đối với người chỉnh nét.

Tháng 6 năm 2019, Henry Cavill, Helena Bonham Carter, Adeel Akhtar và Fiona Shaw tham gia vào dàn diễn viên,[7][8][9] sau đó một tháng là Sam Claflin, Louis Partridge,[10] Susie Wokoma và Burn Gorman khi phim bắt đầu ghi hình tại London.[11][12][13] Đoàn làm phim quay những cảnh xe lửa ở Worcestershire, tại các địa điểm cụ thể như ga xe lửa Arley, ga xe lửa thị trấn Kidderminster và trên cầu Victoria nơi con đường sắt thung lũng Severn đi qua.[14] Dinh thự Ferndell của gia đình Holmes ghi hình ở lâu đài Benthall, Shropshire.[15][16] Lâu đài này vốn không được chọn làm địa điểm quay phim, tuy nhiên người quản lý khu đất đã nhiệt tình giúp đỡ đội ngũ thiết kế sản xuất khi cho phép họ trồng cây um tùm để nơi này có được vẻ ngoài như mong muốn.[16][17] Các cảnh nội thất quay tại lâu đài West Horsley ở Surrey. Đoàn làm phim đã dựng nên nhiều bức tường giả, cũng như sử dụng các đồ trang trí và giấy dán tường cổ có hoạ tiết cây cỏ, điều lấy cảm hứng từ phong trào Nghệ thuật và Thủ công.[17] Bối cảnh khu vực East End và hẻm Limehouse được tạo ra giữa các tòa nhà phụ tại Luton Hoo, Bedfordshire. Cảnh Sherlock và Mycroft chờ đợi để gặp Enola ghi hình tại Drum Court thuộc khu vực Toà nhà Ngân khố Quốc chủ Bệ hạ, Westminster.

Bonham Carter gọi vai diễn của bà là "vai nhỏ nhất và tuyệt vời nhất mà tôi từng được giao", bên cạnh đó cũng chia sẻ rằng quản lý của nữ diễn viên đã cố ngăn cản bà nhận một vai nhỏ như vậy. Bà đánh giá cao chiều sâu của nhân vật dẫu đất diễn của bà không nhiều. Dù vậy trong bản cuối cùng của bộ phim, Eudoria xuất hiện nhiều hơn so với kịch bản ban đầu.[2]

Khâu chế tạo trang phục của bộ phim do nhà thiết kế từng được đề cử giải Oscar Consolata Boyle chịu trách nhiệm. Boyle và đội ngũ của cô thiết kế riêng, nhuộm và may trang phục cho tất cả các diễn viên chính và phụ. Họ đã tạo ra khoảng 30 bộ trang phục cho nhân vật Enola, ngoài ra một số bộ như chiếc váy bông phấn màu đỏ phải được làm lại nhiều lần vì tính thể chất của vai diễn và để phòng bất kì hỏng hóc nào có thể xảy ra trong các cảnh chiến đấu. Bộ váy bông phấn này dựa trên trang phục sân khấu thời kỳ đó, ngoài ra Boyle cũng muốn sử dụng màu đỏ, "màu của lòng dũng cảm". Nhà thiết kế yêu thích nhất chiếc váy cuối cùng của Enola, nó có hình dáng giống y như chiếc váy đầu tiên mà cô mặc khi đi xe đạp – điều khiến các trang phục trở thành một vòng lặp, nhưng chất liệu lụa tự nhiên chưa qua xử lý và không mang màu mạnh của bộ váy cuối "cho phép bất cứ điều gì có thể xảy đến sau đó."[18][19] Boyle sử dụng các màu tím, xanh lá cây và trắng ngà một cách có chủ ý vì chúng gắn liền với phong trào đòi quyền bầu cử của phụ nữ.[20]

Hiệu ứng hình ảnh của bộ phim do Michael Ellis giám sát và Mr. X[21] cùng Host VFX thực hiện.[22][23]

Đơn vị được ủy quyền quản lý di sản của tác giả Sherlock Holmes Arthur Conan Doyle đã đệ đơn kiện Netflix về bộ phim, cáo buộc nó vi phạm bản quyền khi tái hiện Sherlock Holmes là người có cảm xúc. Họ lập luận rằng khía cạnh này của nhân vật không thuộc phạm vi công cộng vì Sherlock chỉ được mô tả là có cảm xúc trong các tác phẩm xuất bản từ năm 1923 đến năm 1927, theo đó bản quyền của những câu chuyện xuất bản trong thời kỳ này vẫn chưa hết hạn theo luật bản quyền ở Hoa Kỳ.[24][25] Cavill chia sẻ rằng vai diễn Sherlock của anh "vốn cảm xúc hơn rất nhiều, thế nên chúng tôi đã phải tiết chế lại và bảo nhau, 'được rồi, đừng khiến nó trở nên xúc động quá'." Anh nói về đơn kiện: "Tôi không có khả năng và thẩm quyền để giải quyết những vấn đề pháp lý thế này."[26]

Âm nhạc

Tháng 7 năm 2019, Daniel Pemberton được công bố là người đảm nhiệm vai trò soạn nhạc cho Enola Holmes.[27] Milan Records phát hành nhạc phim vào ngày 18 tháng 9 năm 2020.[28] Pemberton mô tả nó là "thứ nhạc giao hưởng du dương và đầy cảm xúc một cách không hề giấu diếm" mà trong đó "có chút gì khó đoán, rất hỗn độn nhưng cũng độc đáo đến kì lạ".[28]