Vào đầu thập niên 1980, Trần Văn Thủy nhận được kịch bản Hà Nội năm cửa ô với nội dung mô tả về du lịch Hà Nội với những cảnh đẹp và làng nghề truyền thống. Tuy nhiên sau khi khảo sát điều kiện làm phim trong giai đoạn khó khăn này của thành phố, Trần Văn Thủy thấy rằng ông nên làm một bộ phim về những giá trị tinh thần vĩnh cửu của dân tộc, của thủ đô thay vì những cảnh đẹp vốn luôn thay đổi và biến động theo thời gian. Kịch bản Hà Nội trong mắt ai dần được hình thành thông qua các câu chuyện xoay quanh lịch sử Hà Nội, từ chuyện Tô Hiến Thành chọn người tài kế nghiệp cho tới những bài thơ của Hồ Xuân Hương, Bà Huyện Thanh Quan hay câu đối của Ngô Thì Nhậm.[1]

Người được giao trách nhiệm quay bộ phim là nhà quay phim trẻ Lưu Hà, đây là bộ phim đầu tiên anh bấm máy và cũng là bài tốt nghiệp của Lưu Hà ở Đại học Sân khấu và Điện ảnh.[2] Về phần nhạc phim, nghệ sĩ Văn Vượng đã sáng tác riêng một nhạc khúc cũng có tên "Hà Nội trong mắt ai" để biểu diễn vào phần cuối của phim.[3] Có lẽ tiếng đàn của Văn Vượng đã nhận được sự đồng cảm từ đạo diễn Trần Văn Thủy vì những khúc nhạc do Văn Vượng trình diễn ở đầu và cuối phim có âm thanh hết sức trong trẻo và phù hợp với nội dung của Hà Nội trong mắt ai.