シリーズ構成の井上敏樹はマッドハウスの丸山正雄に声を掛けられて参加した。脚本家は井上によって集められた。小林靖子は井上以外で唯一全期に参加したが、第4期で担当したのは1本だけで、それもほかの仕事が入っている中で無理を言っての参加だった。會川昇や伊藤和典も参加を呼び掛けられたが実現しなかった。

当時放送されていたドラマ『女子アナ給湯室』のようなものを制作するというのがブロッコリー側の提案で、それを丸山に依頼しにいったのが企画の始まりとなる。ゲーム版では壮大なスペースオペラを描き、アニメ版ではキャラクターのかわいさを掘り下げるという意図である。監督は大橋誉志光が担当する予定だったが、大橋に監督経験がなかったため浅香守生との2人体制となった。脚本の打ち合わせなどは2人で参加し、コンテは奇数話を大橋、偶数話を浅香がチェックしている。

当初は「お洒落コメディ」を目指していたが、井上が執筆した第9話「ロストテクノロジーのローストビーフ」からなんでもありの内容となった。ロストテクノロジーがキーアイテムなのにそれを活かした話がなかったため、その1発目を井上に依頼したところ「よく分かんない話」ができあがり、これで制作陣が作品の方向性を理解した。プロデューサーの里見哲朗によれば、自分たちはザ・ドリフターズをやっていることに第9話で気づいたという。

テレビ未放送話「スキヤキ弁当五人前」は話数を全26話にするため制作された。

この作品から前作のセル画からCG画（デジタル彩色）に変わった。

第1期から間を空けて第2期を制作することは当初からほぼ決まっていた。元々はアニマックスで1月から放送する予定だったが、『Cosmic Baton Girl コメットさん☆』の放送短縮により急遽同作の後番組として放送されることとなった。このようなイレギュラーな放送のため話数が少ない。地上波での放送のため、蘭花とフォルテのコスチュームが露出度の低いものに変更されている。

企画担当者の木谷高明は第2期・第3期を子供向け作品として制作しているつもりであったため、雑誌『幼稚園』（小学館）で『ギャラクシーエンジェル』が連載されていた。

子供向けや女性ファンを意識して、原作系のCDドラマに登場したペイロー兄弟（マリブ・ペイロー、ココモ・ペイロー）がツインスター隊としてアニメ初登場。これに伴いアニメ版オリジナルの新キャラクターメアリー少佐も加わった。また、今期のみわるもの3人組が登場しない（ただし、同一声優による「猫覆面の男」が数話に出ており、同一人物たちの可能性が指摘されている）。

当初から制作がほぼ決定していた第2期と違い、第3期は突然制作が決まった。第3期で話数がちょうど100話となったが、これにはシリーズをきれいに終わらせるためぴったり100話にする意図があった。最終話はゲーム版に近い雰囲気にして、キャラクターをゲーム版に返す意味も込めて最後に「To be continued」と表示させたが、最終話でこの表示を入れるのはNGであったといい、テレビ局に非常に怒られたという。

里見は『ダーティペア』のような話をやりたいと考えていたため、『ダーティペア』の脚本を書いたことのある井上にそのことを以前から伝えており、最終話にこの話が持ってこられた。ただし時間がなかったため井上はプロットのみ担当し、滝晃一がそれをシナリオに起こし、高柳滋仁が絵コンテでいじるという形で制作された。

ゲームで登場していた烏丸ちとせが今シリーズから参加。里見によれば、第4期は制作しないと聞かされていたという。脚本家メンバーが多く入れ替えられた。

• 「デコピザ」は#21として放送予定だったが、放送中止。直前に発生した歌舞伎町ビル火災事件の原因としてガス爆発が疑われていた時期だったためとされる。
• 『ギャラクシーエンジェル エンジェル隊お仕事ファイル2』においては「スキヤキ弁当五人前」を#23としており、「闇鍋お笑いペッパー」以降が1話ずつずれている。

• #3のサブタイトルは「太古と伝承と原始と幻と村長とお土産と祭りと窓と湖と銃口とお星様とマイクと笑顔とカミングスーンとグラビア写真集とホテルと失踪と森とため息のバロティーヌ」だが、長すぎるため本放送では省略された。
• 「硝煙と紫煙のカスレ」はテレビ放送される予定だったが、飲酒や喫煙を重要点として描写することが日曜朝には不適切と判断されて放送されなかった。

テーマソングとキャラクターソング、第2期地上波未放送話「硝煙と紫煙のカスレ」を収録。2002年4月25日、バンダイビジュアルより発売。

テーマソングとキャラクターソング、第3期放送終了後に制作された「めっちゃ!フライドチキン」を収録。2003年8月22日、バンダイビジュアルより、ギャラクシーエンジェルAA 1 - 3限定スペシャルパックの特典ディスクとして発売。特典CDとして、「ギャラクシーエンジェルAA スペシャルCD「エンジェルLOVE〜メアリーの憂鬱〜前編」」も同梱されている。

テーマソングとキャラクターソング、第3期放送終了後に制作された「恥カキフライあがり過ぎ」を収録。2003年11月28日、バンダイビジュアルより、ギャラクシーエンジェルAA 4 - 6限定スペシャルパックの特典ディスクとして発売。特典CDとして、「ギャラクシーエンジェルAA スペシャルCD Vol2」も同梱されている。

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• EMOTION the Best ギャラクシーエンジェルA（エース） DVD-BOX（2010年4月23日発売）
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原作版・ゲーム版関連のCDについては、ギャラクシーエンジェル参照。