NBCユニバーサル・エンターテイメントジャパン企画、C-Station制作による完全オリジナル作品。2014年秋に制作が発表された。2015年3月20日に情報が公開された際は『ハイスクールスター・ミュージカル』というタイトルが使用されていたが、後に現在の『スタミュ』が正式名称となった。同時期に公式ファンクラブ「星箱（ショウ・ケース）」が発足。2015年10月から12月まで第1期が放送。企画段階では「男の子たちが音楽芸能分野の学校に通いながら、ミュージカルスターを目指す」という大まかな設定しかなく、C-Station側から依頼を受けた監督の多田俊介をはじめとするメインスタッフがアイディアを出し合ってストーリーを作り上げていった。その際、プロデューサーの杉本美佳からは「星谷に関しては負の側面を描かないようにしてほしい」と要望があったが、マイナスな面を一切描かずにドラマは作れないと考え、物語を動かす役割を担う鳳樹たち上級生に翻弄される形でマイナスな面を描きつつドラマを作り上げた。また、登場キャラクターには「誰かを恨む」「人のせいにする」といった言動を取らせないよう心がけ、キャラクターの内面は出来る限りプラスな面を際立たせる構成がなされている。ミュージカルシーンは作中においてMV風に展開されたが、実際には物語と地続きで歌っているという設定であり、劇中のMVはキャラクターの脳内妄想を具現化したものとして描かれた。また、ミュージカルシーンは楽曲ごとに専任のスタッフが手がけており、事前にイメージボードを使って打ち合わせを行うものの、基本は各担当のクリエイターに任せる形で思い思いに描く方法が用いられている。楽曲については月皇海斗の「Limited sky」を除き、作詞をくまのきよみと六ツ見純代が分担して担当している。ダンスシーンは振付師のただこが振り付けしたものをダンサーに踊ってもらい、作画資料用として撮影したムービーを基に作画している。また、ダンスシーンはCGを一切使わず、手描きの作画のみで再現された。キャストオーディションでは「我ら、綾薙学園華桜会」が課題曲として使用された。当時、星谷悠太役の花江夏樹をはじめとする主要キャストは本編で歌えるのを楽しみにしていたが、実際に本編で歌唱できたのは華桜会のキャラクターに選ばれたキャストのみである。2016年3月25日から27日に開催された「AnimeJapan2016」にてOVA全2巻の発売が決定。同年5月29日に開催されたスペシャルイベント「スタミュ in 文化祭」では2017年春に第2期が放送されることが発表された。なお、第2期の制作は第1期放送中から制作サイドの間で話題として上がっていたものの、放送までの期間は最速で1年は必要だったため、第2期放送開始までの期間に映像の供給が行われない状況を避けたかったNBCユニバーサル・エンターテイメントジャパンがC-Stationに相談を持ちかけたところ、OVAの制作であれば可能だという返答からOVAの制作が決まった。このことは当時、監督の多田、シリーズ構成のハラダサヤカにも伝えられてはおらず、第2期を希望していた多田はOVAの制作依頼が来た際に「『スタミュ』を長く続けられないかもしれない」とがっかりしたという。OVAの制作に関しては、第2期でキャラクターの学年が一つ上がることと、OVAの短い尺の中で描けるものということを考え、第1期と第2期の間のエピソードとして杉本から「3学期の物語にしてほしい」と要望があった。また、ハラダに対しては星谷たちの1年次の締めくくりであり、華桜会の卒業イベントを飾るに相応しい楽曲として「☆☆永遠★STAGE☆☆」を、ファンからの要望が多かった「Caribbean Groove」をそれぞれミュージカルシーンに入れるように要望があったという。そこで二つの楽曲を入れるためにクライマックスで描かれる華桜会の卒業イベント「卒業セレモニー」を思いつき、OVAのストーリーはそこから逆算して構成された。2017年4月から6月に第2期が放送され、第12幕放送終了の翌週となる6月26日には第2期のミュージカルパートのみをまとめた特別編がノンストップで放送された。同年4月1日よりミュージカル「スタミュ」が上演。第2期の制作にあたり、作品の土台となっている夢や希望に溢れた前向きな物語は第1期から引き継ぎつつも、卒業した華桜会に代わって新たに物語を動かす上級生の存在が必要となったため、第1期から登場している月皇遥斗と彼と同世代の卒業生を登場させることでドラマが作られた。また、学年が上がったことによる変化として友達同士から一歩前進させることも必要であるという判断から、キャラクター一人一人が「ミュージカル俳優を目指すうえで得なければならないものに向き合う」ということがテーマとして設けられている。2017年4月24日に天花寺翔役の細谷佳正が喉の治療に専念するため休業を発表。この発表に伴い、公式Twitterでは第2期全12話が既に収録済みであることが発表され、同年10月8日に開催が予定されていた「「スタミュ」Fes.2017」についても予定通り出演することが発表された。2017年10月8日に開催された「「スタミュ」Fes.2017」にて新作OVAおよびTVアニメ第3期、ミュージカル「スタミュ」の続編の制作が発表。2018年10月6日に開催された公式FC星箱「感謝祭第3弾」にてオーケストラ「スタミュ｣の開催、TVアニメ第3期の放送時期が夏であることを発表。同イベントにて行われたスタッフトークショー内にて第3期のアフレコが既に開始されていることが明らかとなった。また、同年5月10日に急性散在性脳脊髄炎の治療のため休業が発表された北原廉役の梅原裕一郎に関しては、OVAの情報が公開された6月の時点でキャスト変更に関する発表は一切なく、同イベント内にて先行上映されたOVA『スタミュ in ハロウィン』では予定通り収録されたものが上映された。同様に、同年夏頃から翌2019年3月まで海外留学のため休業することを発表した那雪つむぎ役の金元寿子に関しても、第3期の情報が公開された時点でキャスト変更に関する発表はなく、収録済みのものが放送された。2019年7月から9月まで第3期が放送され、最終回の翌週となる9月23日にOVA『スタミュ in ハロウィン』がテレビ初放送、9月30日にはミュージカルパートをまとめた特別編も放送された。また、公式サイトでは同年12月28日にオーケストラ「スタミュ」第2弾の開催も発表された。第3期では、前・華桜会、アンシエントに続く物語の行方を左右する上級生枠としてOVA第14幕にて柊世代の華桜会によって選出された華桜会メンバーが新たに登場した。前述されている通り、放送開始の約1年前にあたる2018年秋口の時点でアフレコはすでに開始されていたが、制作は放送終了直前まで行われており、プロデューサーの杉本によれば2019年9月16日に放送された最終幕は放送ギリギリで納品された。また、最終幕のV編チェックの際にはスタッフ内から拍手が起こったという。最終幕のラストにサプライズとして披露された2年生キャラクターによる「我ら、綾薙学園華桜会～NEXT STAGE～」に関しては14人全員が華桜会の生徒のみに着用を許された燕尾服を着てパフォーマンスをする姿が描かれたが、シリーズ構成のハラダによれば、あくまでも彼らは候補であり、14人全員が華桜会に選ばれたわけではなく、14人の中から最終的に次期華桜会が選抜されることが自身のツイッター内で語られている。また、星谷役の花江、海斗役のランズベリー・アーサー、蜂矢聡役の高梨謙吾らキャスト陣はオーディションから約4年の時を経て課題曲であった「我ら、綾薙学園華桜会」を歌えたことに対し、それぞれ「感慨深い」とコメントを残している。第1期第1幕の時点で監督の多田は「これは星谷の成長ストーリーだ」とキャスト陣に語っており、物語は全体を通して主人公の星谷を中心に描かれているが、第1期ではteam鳳の成長を、第2期では前述したように個々の成長に触れ、第3期ではカンパニーの成長が描かれた内容にもなっている。また、シリーズを通して原作のないオリジナル作品ということもあり、シナリオ制作は難航し、会議は長時間に亘り行われており、多田はシナリオに関してシリーズ構成のハラダのみでなく、各話を担当した渡邊大輔、坂井史世、高橋郁子の存在が大きかったことを自身のツイッターにて語った。