改正鉄道敷設法別表第63号に掲げる予定線のうち「静岡県掛川ヨリ二俣、愛知県大野、静岡県浦川、愛知県武節ヲ経テ岐阜県大井ニ至ル鉄道…（以下略）」（遠美線）の一部である。大井（現・恵那） - 明知間は当時の岐阜県選出の衆議院議員古屋慶隆の活動などにより建設が決定し、1933年から翌1934年にかけて開業した。岩村 - 大井間には、1906年に岩村電気軌道が開業していたが、明知線開業後の1935年に廃止されている。なお岩村電気軌道は、岐阜県で最初に開業した私鉄である。明知線は岩村電気軌道の経由しなかった阿木村を経由したため、大井 - 飯羽間間においてルートが岩村電気軌道に比べ東側に大きく迂回し、急カーブ、急勾配、トンネルも生じることとなった。1957年、戦時中に休止されていた白棚線がバス専用道路に改築され、国鉄バス路線として開業したのを機に、国鉄は1958年に営業係数の悪い明知線を白棚線と同様の形でバス専用道路に改築してバス転換することを検討したが、この構想は勾配の問題などから中止された。1968年には国鉄諮問委員会より廃止が提言された（いわゆる「赤字83線」）が、赤字83線の廃止の取り組みが中止となり存続した。その後国鉄再建法が成立し、1981年に第1次廃止対象路線となり、1985年に第三セクターの明知鉄道に転換された。2004年3月、閉塞方式がスタフ閉塞式（恵那 - 岩村間）・タブレット閉塞式（岩村 - 明智間）から特殊自動閉塞式に変更され、中部地方に残った最後の腕木式信号機の使用が停止された。
1両 - 4両編成の列車が線内を折り返し運転している。1 - 2時間に1本の運行で、土曜日と休日は夜の最終1往復は運行されない。区間列車はなく、全ての列車が明智行きまたは恵那行きである。基本的にワンマン運転だが、一部の2両編成以上の列車と後述の食堂車連結の急行には後部車両に料金収受・ドア扱いの係員が乗務する。2011年3月12日からは急行「大正ロマン号」が1日1往復運転されている（月曜運休。ただし祝日の場合は運転）。急行は途中阿木駅・極楽駅・岩村駅・花白温泉駅･山岡駅のみに停車する。急行料金は不要。下り明智行き急行では車内で料理を提供する食堂車を営業する（予約制）。食堂車連結の場合は明智方に自由席の一般車が連結される。多客期は最大4両編成で運行され、4両編成の場合はホーム有効長の関係で恵那方が一般車となる。急行列車の恵那 - 明智間の所要時間は食堂車の乗客が車窓を楽しめるように各駅停車よりも長くなっており、各駅停車よりも遅い急行列車となっている。2012年3月17日改正から平日上りの最終列車が野志駅・飯沼駅を通過する快速列車となり、2018年3月17日改正で極楽駅も通過となった。
羽賀準一の弟子である園田直らが中心となり、神道無念流有信館の影響を強く残した一剣会羽賀道場が設立された。さらに全日本剣道連盟が主導する現在の剣道を「スポーツ化」と批判的な立場をとっていた高橋靖夫や須井詔康が独立し、新しく設立したのが、日本剣道協会である。称号や段級位の審査及び授与も独自の基準を制定しており、試合形式も全日本剣道連盟とは異なる。また、剣道のみならず夢想神伝流居合、巻藁を斬る据物斬りも行っている。居合も全日本剣道連盟傘下の居合道とは趣が異なる。
監督の本広克行は、『踊る大捜査線』シリーズ映画2作目における実写邦画興行成績の歴代1位を保持している。しかし、同作の公開から10年ほどの時が過ぎ、映画監督を辞めようかと思い悩むようになってしまう。そんな折に、平田オリザの「現代口語演劇理論」を知り、新たな活路を見い出すこととなった。平田の主宰する劇団「青年団」の世界に没頭し、2010年には舞台『演劇入門』の演出を担当するまでになる。そして、平田の小説『幕が上がる』を「自分の作った青春ドラマや映画で一番見たくなる作品にしなくては、という異常な使命感を持ち」、監督業としての集大成とすべく映画化にこぎつけたとしている。映画のテーマは「あきらめない心」であり、本広が主役に抜擢したのは、ももいろクローバーZとしても活躍するメンバー5人（当時）である。5人は、数人の客しか集まらなかった路上ライブから始まる数々の試練を経て、女性グループ初となる国立競技場ライブの実現まで辿り着いたという経歴を持つ。本広は、「本当の喜び、悲しみ、大切なことに気づききらめいていくというストーリーに、今、もっとも輝いている少女たちに演じてもらいたい」想いがあったと明かしている。メンバー全員が北川景子・柴咲コウ・竹内結子らを擁する俳優事務所スターダストプロモーションに所属しており、結成（2008年）以前から演技レッスンを重ねてきていた。映画『シロメ』やNHKクリスマスドラマ『天使とジャンプ』ですでに5人での主演経験もあることに加え、今回の撮影に先立って平田オリザによる演劇ワークショップを約25時間に渡って受講。平田は総括として、「彼女たちは、このひと夏で、役者として驚異的な成長を遂げました」と講評した。脚本は、映画『桐島、部活やめるってよ』（2012年）で日本アカデミー賞優秀脚本賞を受賞した喜安浩平が担当。原作では演劇の楽しい側面ばかりに焦点が当てられていたが、喜安は本業の舞台役者として抱き続けてきた「迷い」も主人公らに投影。”何のために演じ続けているのか”、そしてどんなに上達しても拭えない「不安感」の正体に迫るストーリーとなった。配役は個人面談により決定し、本人の個性を活かした脚本が書き下ろされた。1年前からスケジュールが確保され、2か月間をほぼ撮影にあてることができた。プロデューサーの守屋圭一郎は、5人が現場どころか移動の車でも台本を見ないことを挙げ、「セリフを完璧に頭に入れて来ていることに驚きました」と述べている。監督の本広も、「若い女優さんだと、待ち時間に寝ちゃったりするんですけど、彼女たちは一切そういう瞬間を見たことがない。その姿勢がスタッフにも移り、いい作品にしようといういい効果が生まれています」と評価した。また監督は、「80年代頃の骨太なアイドル映画を狙いたい」などと話し、クランクイン前にアイドル映画の名手・大林宣彦のもとを訪ね、薫陶を受けた後、本作の演出に挑んだ。女優としての成長過程も浮き彫りにするため、順撮り（物語の時系列どおりの撮影方法）を採用した。