総監督の石原立也は原作小説ではあちこちに「消失」を含むその後の展開への伏線があったため、テレビアニメシリーズ『涼宮ハルヒの憂鬱』の制作では原作にある伏線を必ず取り入れることを心がけた。その中でも原作者の谷川流自身が脚本を担当した『サムデイ・イン・ザ・レイン』は本作を強く意識して作られたエピソードとなっている。
コンセプト.
監督の武本康弘は本作の制作前に主要スタッフを集めて作品の方向性を話し、そこで本作のコンセプトとして「キョンの決心と回帰の物語」を提案した。コンセプトについて武本は以下のように語っている。
また、武本はコンセプト提案後に本作についてもっと簡単な言葉で言えることに気づいたといい、それは「キョンの再認識の物語」であるという。
石原は本作のコンセプトは「ラブストーリー」であるとした上で以下のように語っている。
石原のコンセプトに対して武本は自身の考える『涼宮ハルヒの消失』にはラブストーリーの要素が薄いのかもしれないと振り返っている。
脚本・構成.
本作のクライマックスは原作小説とは異なる。まず、原作小説では長門がキョンのいる病院にやってくるが、本作ではキョンが病院の屋上で外を見ている際に長門が現れる。これは志茂の提案によるものであり、提案した理由は雪が降る中に長門を立たせたかったからだとしている。また、石原もクライマックスが病院というのは息苦しいと語っている。次に、エピローグの長門の思い出の図書館のシーンが本作で新たに追加されたが、これは谷川のアイデアによるものである。谷川は、改変世界の長門の「（架空の）図書館での思い出」をエピローグとするアイデアを出していたが、回想の多用を避ける意図から、現在の長門の後日談となった。
演出.
石原は本作の映像を作るうえでは、劇場で流れることは意識しつつもあくまで『涼宮ハルヒシリーズ』の一環として考えた。