連続テレビ小説第100作目の記念作品。1937年（昭和12年）に東京に生まれ、戦争で両親を失い父の戦友に引き取られた戦災孤児の少女・奥原なつが、北海道・十勝で広大な大自然と開拓者精神溢れる強く優しい大人たちに囲まれてたくましく成長し、上京後北海道で育んだ想像力と根性を活かして当時「漫画映画」と称された草創期の日本アニメの世界でアニメーターを目指す姿を描く。1年を通して風雪が少ない十勝の大地に豊かな実りをもたらす「十勝晴れ」と呼ばれる突き抜けた青空のような、清々しい生きざまを描いた作品で[5][2]、連続テレビ小説の原点に立ちかえるような「困難に負けないヒロイン」像を描きたいとしている[6]。本作のアニメーション時代考証を担当する小田部羊一[7]は、ヒロインは草創期の日本のアニメーション界を支えた女性アニメーターの、亡妻・奥山玲子（宮城県仙台市出身）がヒントになったと語っている[8]。

世界で人気を集める日本のアニメも「いつから、どんな人たちが育ててきたか」は知られていないことから、監督が注目されがちなアニメ作品で裏方として力を発揮してきた多くのアニメーターに、特に昭和30年代から多くの女性が活躍していた点に着目して構想された。ドラマの舞台となる1960年代から1970年代にかけて誕生した『タイガーマスク』『昆虫物語 みなしごハッチ』『あしたのジョー』などの名作は孤児を主人公としており、「戦争で傷ついた子どもたちを励まそう」という意図を含んで製作されていたことから、「日本でアニメが生まれた背後に戦争があった」ことを表現するためヒロインは戦災孤児との設定となった。現在の高度なアニメ表現の技法は作り手の試行錯誤による努力の積み重ねによって成り立っている点にも焦点を当て、日本においてアニメがどのように育まれてきたか、アニメ作品はどのように作られるのか、歴史と技術の2面から「アニメの誕生」を描く[9]。

大森寿美男によるオリジナル作品で、大森が連続テレビ小説を手掛けるのは『てるてる家族』（2003年度〈平成15年度〉後期）に続いて2作品目となる[5]。北海道の「開拓者精神」をテーマに、「開拓者精神」とアニメーションを重ね合わせて「一つ一つの積み重ねが大きな形になるということを伝えたい」としている[10]。ヒロイン像については、戦災孤児として十勝の開拓者一家に育てられた境遇から、「自分の意思を貫いて生きていくヒロイン」ではなく、「人の心に流されながら、出会いと関わりのなかで、人生を見いだしていくヒロイン」と語っている[11]。なおオリジナル作品ではあるが、先述の小田部や大森などが登場人物のヒントやモチーフについて公言しているほか[8][12]、実在の人物や団体・作品などを彷彿とさせる事項が作中に数多く登場する[13][14][15]。

作品名は、構想段階の2017年（平成30年）秋に制作統括の磯智明と脚本の大森が帯広空港に降り立った際に見上げた十勝の大きく、広く、美しく澄み切った青空から「タイトルで“空”は入れたい」との発想に加え[9][16]、ヒロインの名前「なつ」を組み合わせて『夏空』（なつぞら）に決定。「5文字が多い」「“ん”が付く」など朝ドラのヒットの法則を踏まえて『なっちゃん』『どさんこ』なども候補として検討されたが、作品への思いを優先し、もともと仮題ともなっていた『夏空』を採用した[17][18]。のちに2018年4月の「北海道十勝編」の出演者発表にあわせて平仮名の『なつぞら』に改められた[3][19]。
キャスティング

2017年11月20日に制作およびヒロインが発表され[2][20]、『「戦災孤児」「北海道」「アニメーション」という3つのキーワードをもつ遠大な物語を、演技力とリアリティーをもって演じきれる女優は今、広瀬すずさんしかいない』との指名により、ヒロイン役には広瀬すずが決定した[5]。夏の北海道が舞台で通常より3、4か月早い撮影開始となること、NHKの働き方改革[注 2]により制作期間を長くとることから、前作の『まんぷく』（2018年度〈平成30年度〉後期）に先立つ放送開始1年5か月前となる異例の早期発表となった[23][24][25]。なお、東京制作による朝ドラの主演は本作から2024年（令和6年）度前期の『虎に翼』の伊藤沙莉まで全て、キャスティングで選ばれた[26]。

ヒロイン以外の出演者は、2018年2月ごろにヒロインの相手役を演じる若手俳優のオーディションを実施し、男女各2,500名ほどの応募者の中から山田天陽役の吉沢亮、小畑雪次郎役の山田裕貴、柴田照男役の清原翔、柴田夕見子役の福地桃子らの起用が決定[27]。同年4月26日に「北海道十勝編」[19]、2019年2月12日に「東京・新宿編」[28]、3月1日に「アニメーション編」が順次発表された[29]。

本作に於いては第2話に連続テレビ小説第1作『娘と私』のヒロイン・北林早苗が出演したのを始め[30]、小林綾子（『おしん』）、山口智子（『純ちゃんの応援歌』）、松嶋菜々子（『ひまわり』）、岩崎ひろみ（『ふたりっ子』）、比嘉愛未（『どんど晴れ』）、貫地谷しほり（『ちりとてちん』）、原日出子（『本日も晴天なり』）、三倉茉奈（『ふたりっ子』、『だんだん』）、藤田三保子（『鳩子の海』）、田中裕子（『おしん』）、藤澤恵麻（『天花』）、安藤サクラ（『まんぷく』）、浅茅陽子（『雲のじゅうたん』）、戸田菜穂（『ええにょぼ』）と、歴代ヒロイン15人が様々な形で出演した[31][32]。起用の理由について、過去99作品を製作した先人達への「リスペクト」であり、見続けた視聴者への「カーテンコール」であるとしている[30]。