メインヒロイン4人は美少女ゲーム雑誌上でキャラクターデザインの経緯が明かされている。シャーリィのデザインは、メインヒロインらしく華やかで地味にならないように気をつけながら行われた。デザインに一番時間がかかったヒロインであり、髪の毛のボリュームとパーマのかかり具合でスタッフ間で意見が一致せず、何度も微修正が行われた。夕音は「大和撫子」「潜在的なサディスト」というコンセプトでデザインが行われた。夕音はしっとりとした黒髪に見えるように描かれた。愛莉は、スタッフから「ふわふわとしたツインテールの少女になるように」と注文を受けて原画担当のこぶいちがデザインした。それだけだと地味に見えるので、カーディガンを着せたりネクタイをリボン風にしたりとこぶいちは工夫を凝らした。愛莉の髪の色には、彼女の慎ましい性格を考慮して、薄い青色が採用された。真咲は、明るく元気な感じにデザインされている。真咲の獣耳と尻尾は狼を参考にして描かれた。この獣耳という設定は、ディレクターである煎路の「ファンタジー世界では耳キャラが必須」という意見により決まった。メインヒロイン4人が通うフェン・シクリッド女学院の制服は、開発初期の真咲の服デザインが流用され、色はスタッフ間で話し合って決められた。
タイトルは2012年の夏頃に決まった。始めに煎路が「天色」という名称を考えだし、もう少し長い名称にしようということになり、むりりんが「アイルノーツ」という名称を考案した。「アイルノーツ」は、「島 (Isle)」＋「乗組員 (Nauts)」を組み合わせ、「天色の空に浮かぶ島に住んでいる人たち」を意味している。また、タイトルにあるアスタリスク（＊）は、6人のヒロインたちを指しており、「小さな星」という意味が込められている。
本作の企画は前作『DRACU-RIOT!』が発表された2011年の秋頃から始まり、2012年5月から本格的に開発が始まった。第7作目は、本作の企画とミリタリー系の企画の2つ（どちらも天宮りつが提案）でどちらにするか揉めたが、『DRACU-RIOT!』がシリアスな話だったため、第7作目はかわいい系の作品にしようということで、本作の企画が採用された。企画の方向性が「現代がベースのファンタジー学園モノ」に決まり、この方向性に合うシナリオライターで実績の高い鏡遊と紺野アスタをゆずソフトは起用した。初期案では、主人公は教師ではなく、舞台となる島も空に浮かんではいなかった。しかし、過去作と意図的に設定を変えるため（特に島という設定は前作『DRACU-RIOT!』と同じため）、主人公を教師に、ゲームの舞台を空に浮かぶ島に天宮りつが企画を変更した。作品のコンセプトは「キャラ萌え」であり、必要以上にシリアスな展開にならないように気をつけながら制作された。島の内部は中世ヨーロッパ風の景観と決まり、煎路・ろどがドイツ南部に1週間ほどの取材を行った。
制作に関わったスタッフの大半は、前作『DRACU-RIOT!』と同じである。本作は、ゆずソフトのメインライターである天宮りつが企画を行った。シナリオを担当したのは、天宮りつの他、『のーぶる☆わーくす』や『DRACU-RIOT!』などで過去にゆずソフトのシナリオライターを務めたことがあるJ・さいろー、ゆずソフトの作品に初参加の鏡遊と紺野アスタである。原画はゆずソフトのメイン原画家であるむりりんとこぶいちが担当し、SD原画はこもわた遙華が担当した。オープニングテーマやエンディングテーマ、BGMの作曲は、ゆずソフトの代表であるFamishinが担当した。ディレクターはCG彩色も手掛けた煎路が担当した。ムービー制作は、ゆずソフトに所属するろどが担当した。
透は、キャンプ場で記憶喪失の少女・木乃香と出会い、彼女を保護する。牙と爪の獣亭で木乃香と一緒に暮らし始めた透は、彼女が人並みの執着心を持っていないことに気が付く。透は、木乃香が大切だと思えるものができるように促す。見ず知らずの人間に対しても優しい透に、木乃香は心を開いていく。透の友人の調査により、木乃香の身元が判明する。彼女は過去に日本で失踪した少女だった。自分の身元が判明しても記憶は元に戻らない木乃香だったが、透に後押しされて日本を訪れ、離れ離れになっていた家族と再会を果たす。
透は同僚教師であるティアに、「自分は恋愛経験がない」と相談され、練習と称して彼女と付き合うことになる。次第にお互いに練習以上の熱がこもっていくが、ティアは本当に付き合うことには乗り気にならない。それは、ティアの一族はエルフの中でも保守的な考えを持ち、彼女は同族であるエルフと結婚することを望まれているからだった。ある日、花の会というエルフのお見合いイベントにティアが強制的に参加させられることが決まる。花の会の当日に、透への愛を貫くためにエルフとの婚姻ができなくなるタブーをティアは犯す。そこに透が駆けつけ、エルフの文化に則った方法で、ティアに求婚をする。ティアの親族は、花の会での透の行動を聞いて、エルフの伝統に理解がある者ならばということで結婚を承諾する。
近代は、欧米において身分制社会を自由主義社会、すなわち能力や富の量によって階層化された社会につくりかえるために、ナショナリズムに基づく国民国家の形成が推し進められた時代であった。とりわけ19世紀は、その前後の世紀と比較すると、地球上に一つの世界ができたこと、言い換えれば「世界の一体化」が進み、ヨーロッパ文明からみて「極東」に位置する中国や日本までが強制的に単一の世界市場に組み込まれた点に際立った特徴をもっている。交通革命・輸送革命によって地球そのものも「小さく」なったが、「世界の一体化」は必ずしも「世界の均質化」をもたらしたのではなく、そこでは欧米への従属をともなう新たな多様性が形成された。非西洋世界はしばしば世界市場、キリスト教、西洋文明に対し抵抗を試みたが、そこでは支配する者とされる者、優勢な者と劣勢な者という関係が新たに生じた。非西洋の諸社会の多くは西洋支配を余儀なくされ、西洋支配を免れた場合でも西洋側が策定したルールに従うことが求められた。ただし、19世紀における西洋世界の構成原理そのものは多様性を要求していた。西洋世界は文化的にはキリスト教と古代ギリシア・ローマ文明の系譜を引く点で共通した要素を引き継いでいると同時に、他方では国民国家という多元的競争のシステムを内包しており、そこでは国家をひとつの単位とする個性の追求が求められたのであった。文化的・芸術的にはロマン主義、政治思想的にはナショナリズムというかたちで現れた国家単位の個性の追求は、西洋の圧力から身を守ろうとする非西洋国家にあっても利用可能なものだったため、西洋支配を免れるために西洋化・近代化を進めようとする動きがあらわれた。