本作の構成会議は琵琶湖で行われており、この場には監督の石原立也・シリーズ演出の山本寛・原作小説シリーズの著者・谷川流、劇伴担当の神前暁、美術監督の田村せいきらが参加した。彼らはまず、「涼宮ハルヒ」についての知識を得るために原作小説シリーズを読み込み、個々が学んだ「涼宮ハルヒ」に対する理解の共有を図った。そして各々の理解の齟齬をなくすために、彼らは朝まで会議を積み重ねていき、最終的にコンセプトの統一がなされていった。石原はテレビアニメ化に際して原作小説シリーズを読んだところ、小説版『涼宮ハルヒの憂鬱』の面白さは小説を読む面白さであり、「映像化に向いていないのでは」と不安を感じており、谷川自身も「本作をアニメにして面白いのか」と疑問を抱いていた。一方で山本は主人公・キョンの扱い方を間違えなければ本作は形になるとしており、石原も谷川の文体を活かしたいとの思いからテレビシリーズではキョンのモノローグを中心に展開していく方向で進められた。また、石原は当時世間では安易に「萌え」が使われていることもあり、本作を「萌え」アニメにしたくないとの思いで制作に臨んでいる。なお、谷川はアニメーションならではの表現や遊びを存分に入れて欲しいと制作陣にリクエストしている。
脚本.
石原は脚本における約束事として「キョンの見ていない場所ではドラマは進行しない」ことを挙げている。
演出.
シリーズ演出を務める山本は、自身の役職を一般的には監督のサポート役に近い立場ではあるとしながらも、本作ではそれに留まらずに他の様々な作業に深く携わることになったとしている。また石原とは事前に「あらゆる場面で意見を述べて提案をするのがシリーズ演出であり、その是非を判断するのが監督」であると両者の役割について明確化させ、それに準拠して作業に取り掛かった。各話演出に関しては原作とは若干雰囲気が異なる部分がありつつも「アニメーションなりの『ハルヒ』の世界観」があり、そこから大きく逸脱しなければ問題はないことから、比較的自由度は高くなっている。