モルが眠る谷間は、撮影が梅雨時でもあったことからロケは最小限に抑えられ、拡大セットでの撮影が主となった。ステージが狭いことを逆手に取り、背景を書割にすることで奥行きを出している。モルが水没する描写には、喫水ラインを上下できる仕掛けを用いている。しかし、櫻木によればセットでの撮影は夏場であったため、水が腐りやすく苦労したという。
園田家の家屋は、地方の旧家をロケセットとして用いており、蚊取り線香のCMのような日本のノスタルジックな夏を表現している。
特撮.
この作品ではそれまでの川北紘一に代わり、鈴木健二が特技監督として参加して、全て新たなシフトで行われた。川北は、本作品では一切口を出さないことを鈴木へ宣言しており、鈴木は自身の自由にやらせてもらえたことが一番ありがたかったと述べている。
造型は、新たに創設された造型プロデューサーに就任した若狭新一が全てを監修した。若狭は、従来の制作体制では同じデザイン画を元にしていても本編班と特撮班とでそれぞれ造型するため同じキャラクターでもイメージが異なっていることがあり、全体の意識を取りまとめるポジションが必要であったことを語っている。
キングギドラとの空中戦が見どころの一つとなっている。従来のモスラと他怪獣との戦いでは横の構図がほとんどであったが、本作品では上昇や下降を多くしたり、キングギドラが上からモスラに迫ってくるなど、高さを感じさせる演出を取り入れている。また、白亜紀のシーンはセットでしか撮れないため、現代でのシーンは実景との合成を多用している。戦いの痛みを感じさせるため、光線描写は少なくし、肉弾戦を中心とした戦い方となっている。
原始モスラがレインボーモスラに糸を吹きかけるシーンでは、糸のシンナーに引火し、モスラの造形物が全焼する事故があった。
音楽.
キングギドラのテーマは、同じギドラ族という想定から、『モスラ』でのデスギドラのテーマを踏襲した旋律と無調性の楽曲とし、低音楽器の旋律に無調のメロディを重ねることで、どちらもキングギドラの象徴となるように構成している。
白亜紀でのバトルシーンの楽曲は、勇壮で決死の覚悟というイメージで作曲しており、ハリウッド的なクラシカルなオーケストレーションではなく、マイナー調のわかりやすいメロディとしている。現代でのバトルシーンは、決死さを持たせないことで差別化を図っている。