Menjelang penayangannya, anime I Want to Love You Till Your Dying Day secara resmi telah membagikan video lagu tema pembuka dan penutup tanpa kredit (creditless) kepada para penggemar. Lagu pembuka anime ini yang berjudul “Amore” dibawakan oleh ReoNa, sementara sajou no hana mengisi lagu penutup dengan singel berjudul “Eternel.”
Proyek animasi ini dikerjakan oleh Studio Roll2 dengan menggandeng Yasushi Tomoda, yang sebelumnya pernah menyutradarai episode ke-10 Girls Band Cry, sebagai sutradara. Naskah cerita dipercayakan kepada Jukki Hanada (Bloom Into You, Sound! Euphonium). Selain itu, desain karakter digarap oleh Kyoko Fuyu (Spirit Chronicles), pengubahan musik dikomposisikan oleh Yukari Hashimoto (A Sign of Affection), serta Takudai Kakuchi (In the Heart of Kunoichi Tsubaki) bertindak sebagai penasihat kreatif.
Deretan pengisi suara papan atas juga dipastikan bergabung dalam serial ini, di antaranya:
- Rie Takahashi sebagai Sheena Totsuki
- Rina Hidaka sebagai Mimi Kagari
- Asami Seto sebagai Lizzy Seiran
- Yui Ishikawa sebagai Ali Maud
- Yumi Uchiyama sebagai Fran
- Ai Kayano sebagai Omi
Seri anime ini diadaptasi dari manga karya Aono Nachi. Manga tersebut awalnya diserialisasikan melalui majalah Comic Yuri Hime terbitan Ichijinsha dari Agustus 2018 hingga Januari 2020, sebelum akhirnya pindah ke platform digital PixivYurihime dan Ichijin Plus. Kodansha USA, selaku pemegang lisensi edisi bahasa Inggris, mendeskripsikan cerita ini sebagai kisah tentang sebuah panti asuhan perempuan yang sebenarnya merupakan pusat pelatihan militer rahasia untuk mencetak prajurit anak penyihir dalam sebuah perang yang kejam. Di tengah pertumpahan darah dan situasi yang suram, benih-benih cinta justru tumbuh di antara para karakternya.
