Bản quyền chuyển thể điện ảnh từ tiểu thuyết Trại trẻ đặc biệt của cô Peregrine năm 2011 của nhà văn Ransom Riggs được bán cho hãng phim 20th Century Fox vào ngày 17 tháng 5 năm 2011. Hãng Chernin Entertainment cũng ký hợp đồng sản xuất cho bộ phim, với Peter Chernin, Dylan Clark và Jenno Topping tham gia quá trình sản xuất.[5] Vào ngày 15 tháng 11 cùng năm, trang Deadline.com xác nhận Tim Burton đang trong quá trình đàm phán để đảm nhiệm vị trí đạo diễn, và ông cũng kiêm luôn vai trò lựa chọn nhà biên kịch để chuyển thể tiểu thuyết thành phim.[6] Ngày 2 tháng 12, Jane Goldman được thuê để chuyển thể tiểu thuyết thành kịch bản phim, tuy nhiên tại thời điểm này việc Burton có đảm nhiệm vị trí đạo diễn hay không vẫn chưa được chính thức xác nhận.[7]

Ngày 28 tháng 7 năm 2014, Eva Green được chọn vào vai nhân vật Cô Peregrine.[8] Ngày 24 tháng 9 năm 2014, Asa Butterfield được xác nhận đang ở trong tầm ngắm của Burton cho vai chính, nhưng tại thời điểm đó, anh chưa hề được mời tham gia vai diễn.[9] Ngày 5 tháng 11 năm 2014, Ella Purnell được mời tham gia bộ phim và đang trong giai đoạn đàm phán cuối cùng; Butterfield cũng được xác nhận tham gia phim với vai nữ chính, và hiện đang là lựa chọn tốt nhất.[10] Ngày 6 tháng 2 năm 2015, Samuel L. Jackson được thêm vào dàn diễn viên với vai Barron, và Butterfield chính thức được xác nhận sẽ đảm nhiệm vai nữ chính thứ hai.[11] Terence Stamp, Chris O'Dowd, Rupert Everett, Kim Dickens và Judi Dench được xác nhận tham gia dàn diễn viên vào ngày 12 tháng 3 năm 2015.[12]

Công tác quay phim được bắt đầu từ tháng 4 năm 2014 tại Luân Đôn.[13] Ngày 17 tháng 2 năm 2015, tờ Tampa Bay Times tiết lộ rằng một vài phân cảnh trong phim được quay tại Florida.[14] Quá trình quay phim chính bắt đầu vào ngày 24 tháng 2 năm 2015 tại vùng vịnh Tampa.[15] Công tác quay phim diễn ra trong vòng hai tuần tại hai quận Hillsborough và Pinellas ở khu vực Florida.[15] Đây là phim điện ảnh thứ hai của Tim Burton được quay tại vùng vịnh Tampa, với phim trước đó là Edward Scissorhands vào năm 1989.[15] Công việc sản xuất sau đó được dời tới Lâu đài Caerhays và Minions tại Cornwall, và Blackpool tại Vương quốc Anh, và Brasschaat, một vùng đô thị gần Antwerp, Bỉ.[12][16][17]