モスラ
モーターは左右に仕込まれており、抵抗器で電圧を変えて速度を調整することで旋回も可能となった。模型電飾の鈴木昶は、これによりピアノ線を引っ掛けるミスが解消され、動きがリアルになったと述べている。
M4中戦車の造形物はミニチュアと実物大のものが用いられた。M4は足回りが複雑なため、M24軽戦車のものを流用しており、入江は実物と異なるのは承知のうえであったと述べている。後者について入江は、『地球防衛軍』で用いられたものと同一と推測している。
F86-F戦闘機の撮影では、当時の日本の技術で風防の真空成型を再現することができなかったため、自衛隊または米軍から本物のキャノピーや座席などを借り受けている。
ブルーバック合成で描写された小美人をはじめ、インファント島の描写、ダムの橋での赤ん坊を救出するシーン、ラストの滑走路など合成を多用している。小美人を入れた鳥籠の合成では、金属部分にブルーバックの青が反射してしまい、合成を担当した飯塚定雄は合成に苦労したことを語っており、撮影助手であった森喜弘は円谷の一番の失敗と評している。
本作品は7月30日を封切り公開日になっても、小美人の合成カットに不本意なものがあった特技監督の円谷英二は、特撮シーンの編集を行っており、上映館に随時納入される製造順で、4番目からフィルムの差し替えがあったとのことで、中野昭慶は当時、渋谷東宝へ赴いて、2回目の上映前にフィルムを切ってこれを行っている。合成担当の幸隆生は、円谷さえ切り上げようとするなか、1週間近く徹夜してこれを仕上げた。中野は公開に間に合わなかったのはこれだけであったと述べているが、飯塚によれば、合成NGによるフィルムの差し替えは当時よくあることであったという。
太平洋某所に浮かぶ、ジャングルにおおわれた絶海の孤島に住む。無人島であると判断され、ロリシカ国の水爆実験場として用いられたが、彼らは島に生息する巨大な胞子植物から「赤い汁」を採り、これを飲んで体表に塗ることで、放射能に対する免疫を保っている。中條によってアトランティスとの関連が語られており、島の奥に古代遺跡の神殿祭壇(モアイ像が配置されている)がある。島民は巨大な蛾「モスラ」を守護神としてあがめ、踊りを奉納している。武器を持たない平和主義文化を持ち、侵入者には石を叩き合わせて警告する。
舞踏シーンは日劇ダンシングチームが担当した。本多猪四郎は、島民の男女ペアが互いを引き合い踊るシーンに、「子孫繁栄=生殖」の意味を持たせていると述べている。この踊りが最高潮に盛り上がった最初の群舞シーンの終盤では、主役の男性ダンサーのかつらが取れるハプニングが起こり、これはNGとなるはずだったがそうならず、本編にはかつらを拾う仕草まで収録されている。同様のハプニングは、『ゴジラ・エビラ・モスラ 南海の大決闘』のインファント島民が逃げるシーンにも見られる。
島民役の俳優は全身黒塗りであったため、撮影後は成城学園前駅前の銭湯を貸し切りにして体を洗ったという。
土台部分は、1984年ごろまで東宝のミニチュア倉庫に保管されており、『ゴジラ』(1984年版)の撮影後に倉庫整理で処分されそうになったが、造型部に参加していた樋口真嗣がこれを隠しておき、ゼネラルプロダクツの樋口の知人が回収していったが、その後の消息は定かになっていない。 小サイズのものは、1990年代前半まで東宝特殊美術の倉庫に保管されているのが確認されていたが、1999年時点では現存していない。 車上の隊員は、合成で描写している。 光線は手書きの作画合成で表現された。合成を担当した飯塚定雄は、中央の光線、周囲の光線、周囲のフレアの3種類を作画し、3回に分けて合成しており、3種類マスクを作らなければ立体感が出なかったと述べている。 『ゴジラ×メカゴジラ』では、自衛隊がこの熱線砲を研究し、初の対怪獣専用装備であるメーサー殺獣光線車を開発・完成させたという設定になっている。 未制作作品『モスラVSバガン』にも同名の兵器が登場する予定となっていた。西川伸司によるデザインは、後に『ゴジラvsデストロイア』に登場する95式冷凍レーザータンクに流用された。また、『ゴジラvsモスラ』に登場する93式自走高射メーサー砲のデザイン案でも、原子熱線砲を模したものが存在した。
小美人役のザ・ピーナッツは当時人気を博しており、中條信一役の小泉博は2人のスケジュールを確保するのが一番難しく、助監督が苦労していたと証言している。小泉は、本作品について贅沢なキャストという印象であったといい、テレビの台頭により映画の観客が減少していたころであったため、東宝自社以外のスターを呼ぶなど、当時のテレビでは実現できない豪華作品にしようという意図があったものと推測している。
原田博士役の上原謙も、特撮映画への出演がなかったスター俳優であり、本作品以降より特撮作品への出演が増えていった。
中條信二役の田山雅充は、所属した「東宝児童劇団」がインチキ劇団で「『モスラ』の撮影後にトンズラした」ため、ギャラはもらっていないと述べている。その後、田山はミュージシャンとして活動しており、フランキー堺と共演する機会もあった。ライターの友井健人によれば、1980年代に本作品が再上映された際には、田山のファンとみられる女性客の集団が鑑賞に訪れていたという。
クランクインは1961年2月9日、クランクアップは本編班が5月12日、特撮班が5月14日であった。九州ロケは2月末から3月初頭にかけて行われた。
中條邸の撮影では、フランキー堺がネズミに指を噛まれる事故があった。
インファント島のジャングルのシーンはスタジオセットで撮影された。照明を担当した高島利雄は、後年のインタビューでヘルメットにライトが映り込んでしまっていると指摘している。