Riset proyek ini sudah dimulai sejak awal 2020. Film tersebut diproduksi Mahakarya Pictures bersama MBK Productions dengan dukungan Produksi Film Negara (PFN), RANS Entertainment, Guava Film, DossGuavaXR Studio, serta A&Z Films.
Naskah film ditulis Upie Guava bersama Alim Sudio. Produser Dendi Reynando menyebut proyek ini menjadi produksi dengan anggaran terbesar dalam sejarah Mahakarya Pictures.
Karakter Pratiwi dalam film tersebut terinspirasi dari sosok ilmuwan Indonesia Pratiwi Sudarmono yang pernah terpilih sebagai calon antariksawan NASA pada 1985.
Produser Dendi Reynando mengungkap ide pembuatan Pelangi di Mars muncul dari kegelisahan melihat minimnya film keluarga di Indonesia.
“Sejak tahun 2020, saya punya kegelisahan film anak dan keluarga sangat kurang di Indonesia. Saya punya tiga anak, setiap mengajak ke bioskop untuk menonton film Indonesia hampir tidak ada,” kata Dendi Reynando, dalam Gala Premiere Film Pelangi di Mars di Jakarta, Sabtu (14/3/2026).