日本での公開時には「日本原作、トム・クルーズ主演」というキャッチコピーが銘打たれるなど、世界的なスター[20]でもある主演男優と日本原作の娯楽小説という取り合わせが宣伝された。
原作小説は日本の千葉県南部や、東京の遥か南方に位置するという設定のコトイウシという架空の島が舞台となっていたのに対し、映画版の舞台はイギリスのロンドンを中心に、フランスの沿岸部やパリ、ドイツなどの欧州地域に置き換えられている。また、主人公をはじめとする登場人物の設定や、結末などのストーリーなども大きく変更されており[21][9][22]、原作においてツンデレの美少女キャラクターであったヒロインはマッチョな女性軍人に[21]、ドジっ娘の眼鏡キャラクターであった女性整備士はオタク的な雰囲気の男性科学者へと変更されるなど[21]、ライトノベル的な萌え要素が削られてハリウッド映画的な作風へと置き換えられている[21][17]。
一方で作品の根幹となるループの設定や[21]、中盤の展開[17]、テーマ性[22]などは原作を踏襲しており、日本原作らしい情緒[9]を残したものとなっている。
ストーリー原作のストーリーについては「All You Need Is Kill#あらすじ」を参照