O projeto foi idealizado pelo japonês Koji Fukada, pelo dramaturgo Oriza Hirata e pelo professor e engenheiro Hiroshi Ishiguro, líder do Laboratório de Telecomunicações Avançadas do Japão.
O filme relata a relação entre Leona, uma robô humanóide, e Tânia, uma mulher que ficou gravemente doente depois de ter sido infectada pelas radiações resultantes de um acidente nuclear não especificado.
A androide é um modelo Geminoid-F, desenvolvido por Ishiguro, que desde 2005 desenhou e construiu várias gerações de autómatas de aspecto humano e capazes de interagir com pessoas, incluindo um clone robótico de si próprio. Ela é capaz de falar e de reproduzir expressões humanas, mas não consegue andar, pelo que aparece no filme.
O trabalho de Ishiguro foi reconhecido este ano com o Prémio Nacional de Ciência e Tecnologia, do Ministério nipónico de Cultura, Desporto, Ciência e Tecnologia, e alguns dos seus autómatos estão em exibição no Museu da Ciência Emergente e a Inovação (Miraikan) de Tóquio.
Leona não é o primeiro androide que Ishiguro escolheu criar, à imagem e semelhança humana. No início do ano, o engenheiro apresentou ao mundo o androide Germinoid H1-2 que possui sensores táteis e 50 graus de movimento, que permitem a imitação perfeita dos movimentos humanos como piscar e agir de forma inquieta. Ishiguro pretende trabalhar em uma "arquitetura cerebral" ainda melhor, criando bases para interações mais íntimas entre humanos e robô.