Yostar Picturesの斉藤健吾が、放送の2年ほど前からゴルフにはまっており、自身のTwitterでも「ゴルフアニメをやりたい」と発言したことから、2021年4月ごろに企画が立ち上がった。マネタイズ案などは無かったが、取締役の稲垣亮祐は、他の仕事のすき間時間にやるのであれば特に言うことはない、やりたいことがあるのであれば好きにやればいいのでは、というように返したという。

4月末には脚本が完成し、ゴールデンウィークごろには絵コンテが開始、キャラクター設定の構築が5月に行われ、音響関連を含むアニメ映像が8月には完成しており、制作期間は約4か月。

タイトルを決める際に脚本の望公太が出した案にユーティリティがあり、響きの柔らかさなどからそれが採用され、斉藤が普段描いている青空のイメージと合わせ、『空色ユーティリティ』がタイトルに決定した。

登場キャラクター3人は年齢や学校をバラバラに設定されている。これは、先輩と後輩ではなく「年の離れた友達」という関係性を描きたかったと斉藤は語っている。呼び方に関しても「先輩」という言葉を使わないことで、友達同士であるという面を表現している。

まず最初に、学校が好きでも嫌いでもない少女・美波が主人公として決まり、その後彼女が学外のコミュニティで楽しみを見つけていく、という姿を描くために、お姉さんの立場にあたる遥と彩花が設定された。また、デザイン面では、耳にピアスを開けた女の子が描きたいことから美波が、黒髪の女の子を描きたいことから遥が決まり、インスタ女子のようなキャラクターにしたいと彩花がデザインされた。

ゴルフのハウツーものにするとそれだけで尺がいっぱいになってしまうことやテンプレート的な展開になってしまうことからあえてゴルフに関する説明は省いており、ゴルフそのものではなく、ゴルフを通じた3人の関係性を重視している。

ラストシーンの空を印象的なものにするために、それ以前のシーンでは意図的に空の描写を減らしており、それが、美波が初心者ゆえに地面ばかり見てプレイしてしまうことと重ねている。