本企劃的原案本是由製作過《未來少年柯南》（未来少年コナン）等作品的宮崎駿來導演，但未獲採用。宮崎便將本企劃用在吉卜力工作室最初的動畫電影《天空之城》上。但原本的企劃書還留在NHK，之後成了本作品。這使得本作有許多讓人聯想到《天空之城》的設定（少年遇見少女、少女擁有一顆充滿謎團的藍色石頭、以及超古代文明的存在等等）。製作由NHK和Group TAC進行，GAINAX則是動畫製作。電視播畢後推出了電視版總編集加上新部分的電影。本電影也是由GAINAX執行動畫製作，但因預算不夠而未能完成，剩下的部分便由Group TAC完成。這筆債一直到《新世紀福音戰士》之後才終於還清。

當時，只有製作過動畫電影、OVA、電腦遊戲《美少女夢工場》等而使得只有少數人知道的GAINAX，因製作了本NHK播出用的電視動畫而讓更多的人得知了它的存在。其他還有加入了在當時的NHK動畫是無法想像的要素，如殺必死場面等，而成了話題。本作不止是電視版動畫，還展開了電影版動畫、小說、CD、錄影帶、VCD(已絕版)、LD、DVD（額外劇場）、遊戲軟體等的跨媒體製作。

本作大量取材儒勒·凡爾納的名著《海底二萬里》，包括使用「尼莫 (Nemo)」為船長名字、用「鸚鵡螺號 (Nautilus)」作潛艇名字、用亞特蘭蒂斯作為背景、甚至安排一個與原作主角相似的角色 Elton。此外，本作亦使用了非常多的舊約聖經的創世紀神話、歷史、科幻小說、漫畫、特攝、電影、動畫的戲仿及致敬。

還有，本作日文原名經常誤寫為「不思議の海のナディア」，正確的寫法為最前面的三個文字不寫作日本漢字而寫成日語假名；另外，標題題字的「海」為日文篆書字體。