《魔境冒險3D》共拍攝15週，地點在匈牙利波馬茲（Pomaz，就在布達佩斯外圍）Stern電影片廠的全新攝影棚；以及在附近搭建「想像的」復古維也納風格，比如打造舊式的建築物外觀及人造圓石街道。打造這部電影的整體外觀就有賴製作設計凱文菲利普斯，他指出片中景觀是「想像的」1920年代維也納風格，這部電影中的所有設計構思，從超大型場景、飛機到巨大火爐，都基於那個時代的概念和技術創新。

凱文菲利普斯的場景搭建在兩個大型攝影棚內，以及佔地12,000平方公尺的露天片廠（曾是蘇聯軍事基地）中。動物造型設計約翰史蒂芬生25年前在倫敦和洛杉磯開設吉姆韓森（Jim Henson）動物商店，他表示：「這部電影的設計概念令人嘆為觀止，安卓的靈感來自第一次世界大戰的飛行裝備，並運用復古未來主義的構想，我們最後想出非常有趣又好玩的設計。」

這部電影的製作過程中，必須替幾千名臨演穿衣打扮，某些日子甚至一天動用多達350名臨演，這表示對於服裝及頭髮和化粧部門的需求極大。拍攝大量群眾戲的主要場面包括鼠族入侵；還有接下來鼠魔及其母后觀賞勝利遊行及津津有味地看著兒童們交出他們喜愛的玩具給鼠族軍隊。服裝設計露易絲史坦斯沃德表示，鼠魔的流行裝扮依照安卓康橋羅斯基的指示，靈感來自安迪沃荷的作品，刻意表現出一種時代錯誤。

成就這個史詩故事的一大關鍵基石就是傑出的配樂，以柴可夫斯基的難忘旋律，再搭配上歌詞。安卓康橋羅斯基表示：「我想要替這些歌曲配上出色的歌詞，會令人聯想起過去一些很棒的家庭音樂劇，比如《歡樂滿人間》及《綠野仙蹤》，於是我們找了奧斯卡獎得獎作詞家提姆萊斯，也很高興他有興趣參與。」提姆萊斯在計劃初期就跟安卓康橋羅斯基見了幾次面，以確立這部電影在整體輪廓和結構上的概念，然後他再讀了初期的劇本。

小女主角艾兒芬妮從未受過歌手的專業訓練，不過她仍達成了不起的任務。她的招牌歌曲「我的秘密世界」My Secret World維持原作的旋律，不過改編的曲調很特殊，比一般歌曲更具節奏性和變化性，很難搭配歌詞演唱，然而她表現得很出色，保持天真和單純的感覺，但又有演唱上的微妙複雜性。「我的秘密世界」改編自柴可夫斯基第五號交響曲第三樂章。

資深音樂劇演員納森連恩曾跟法蘭西斯狄拉托爾合演過百老匯舞台劇「The History Boys」，在這部電影中他跟法蘭西斯和艾兒芬妮等人在一場舞蹈戲中共舞，在這場戲中他會邊演唱歌曲「It’s All Relative」邊帶孩子們上樓並抱他們上床，這首歌改編自最著名的芭蕾舞配樂曲調之一「Dance of the Sugar-Plum Fairy」，由納森連恩於9月初抵達布達佩斯時演唱錄製。

提姆萊斯表示：「我跟納森合作過《獅子王》，我知道他是那種能賦予歌曲生命的演員，他把這些樂曲提升到更高的層次。」此外，約翰特托羅演出柴可夫斯基第六號交響曲第三樂章的「Ratification」，查理羅伊則演唱改編自柴可夫斯基鋼琴協奏曲第一號第一樂章的「Life Begins Again」。

安卓康橋羅斯基表示：「我想要舞蹈愛好者能夠享受電影中的某些時刻，向傳統俄國芭蕾舞的美感和優雅致敬。」在動作捕捉技術的過程中，舞者模擬雪花的形狀，帶觀眾經歷一場令人振奮的旅程，穿越一棵巨大的聖誕樹飛向天空，進入迷人的雪花仙女園地。「雪花圓舞曲」反映出傳統芭蕾舞的多年優良傳承，在穿越巨樹的神奇之旅當中，瑪麗受邀加入美麗的芭蕾舞演出。

在這整段舞蹈中，顆粒會附著、散開、旋繞、再附著在舞者身上，創造出雪花的效果。雖然這段舞蹈僅佔螢幕時間約1分鐘，不過卻花了數個月時間的準備及幾百小時的視覺特效技術，這種精心設計就是為了帶領觀眾神遊進入一個夢幻世界。史都華霍普斯驚訝地表示：「3D的逼真效果宛如身歷實境，有如4D的視覺體驗。」