A l’origine, Steven Spielberg et George Lucas ont pensé faire un film muet, comme la séquence du Sacre du Printemps dans Fantasia. Mais dans le but de plaire à un public jeune, ils ont abandonné l’idée et ont engagé des acteurs pour faire les voix du dessin animé. Le Petit dinosaure et la vallée des merveilles est le seul opus de la saga qui ne soit pas une comédie musicale.
19 scènes ont été coupées au montage car considérées comme trop effrayantes, ou susceptibles de choquer les enfants. Il s’agit principalement des scènes avec le Tyrannosaures Rex. Don Bluth n’était pas d’accord avec ces coupures et s’est battu pour garder les séquences, mais a finalement cédé. En conséquence, c’est son film le plus court, avec une durée de 68 minutes seulement.
Judith Barsi, qui fait la voix de Ducky, a été assassinée par son père 4 mois avant la sortie du film. La petite fille était âgée de 10 ans seulement.
29 espèces d'animaux sont présentées dans le film. Au moment du tournage, cinq d'entre elles avaient déjà disparu du globe terrestre.
Après le succès fulgurant de ce premier opus, 12 suites ont été réalisées, ainsi que 8 jeux vidéo et une série télévisée.