Oprichting
Whedon kwam op het idee voor de show na het lezen van The Killer Angels, een roman over de Slag om Gettysburg tijdens de Amerikaanse Burgeroorlog. Hij wilde mensen volgen die aan de verliezende kant van een oorlog hadden gevochten. Hij wilde hun leven na de oorlog aan de rand van de beschaving bekijken. Het was bedoeld als een soort drama met veel mensen die hun leven proberen uit te zoeken in een pioniersomgeving. Whedon wilde een show hebben die ging over wanneer het leven fysiek was en de dingen niet gemakkelijk voor mensen kwamen. Whedon was ook erg geïnteresseerd in sciencefiction en wilde iets maken voor de televisie dat character-driven en vies was.
Voor de naam van de show wilde Joss Whedon iets dat kracht en beweging had. Hij voelde dat het woord "vuurvliegje" beide had. Het feit dat het ook iets kleins was met een krachtige naam maakte dat hij het leuker vond. Van daaruit creëerde hij het schip naar het beeld van een vuurvlieg.
Formaat
Tijdens het maken van de eerste aflevering argumenteerde Whedon met FOX dat de show in breedbeeldformaat moest worden getoond. Daarom filmde hij scènes met acteurs aan de rand van beide kanten, zodat ze het op die manier zouden moeten laten zien. De piloot werd echter door de FOX executives afgewezen. Zij vonden dat er te weinig actie werd ondernomen. Ze vonden de kapitein ook niet aardig. FOX vertelde Whedon op een vrijdagmiddag dat hij maandagmorgen een nieuw script moest maken, anders zouden ze het niet doen. Whedon en Tim Minear brachten het weekend door met het schrijven van een nieuwe aflevering, "The Train Job". In deze nieuwe aflevering was de kapitein meer "gelukkig" en voegden ze "larger than life" personages toe. Deze personages waren de handlanger "Crow", en de "handen van blauwe" mannen, die ook een X-Files-type einde introduceerden.
Setontwerp
Productieontwerper Carey Meyer bouwde het schip Serenity in twee delen. Het is gebouwd als een complete set. Het had plafonds en werklampen ingebouwd als onderdeel van de set die de camera's konden gebruiken. Het had ook beweegbare onderdelen. Dit hielp bij het verplaatsen van de camera in de set. Er waren nog meer goede dingen aan dit setontwerp. Een daarvan was dat het de kijkers het gevoel gaf dat ze echt in een schip zaten. Voor Whedon was het ontwerp van het schip erg belangrijk. Het definieerde de bekende ruimte voor de kijker. Hij wilde laten zien dat het eenvoudig was en dat het "in elkaar geslagen was maar leefde en uiteindelijk was het thuis". Elke kamer had een gevoel, wat meestal te zien is aan de kleur van de verf.
Hun kleine budget was een reden om het schip te gebruiken voor veel van het vertellen van het verhaal. Toen de personages het schip verlieten, hadden de werelden allemaal een aardse sfeer en kleuren. Ze konden het zich niet veroorloven om buitenaardse werelden te bouwen.
Muziek
Het themalied "The Ballad of Serenity" werd geschreven door Joss Whedon en uitgevoerd door Sonny Rhodes. Whedon schreef het liedje voordat de serie werd goedgekeurd door Fox. Een vroege opname van Whedon is te vinden op de DVD-release. De soundtrack van de serie is op 8 november 2005 op CD uitgebracht door Varèse Sarabande. De muziekpartituur komt overeen met de vermenging van culturen in de show. Cowboy-gitaar vermengd met een Aziatisch gevoel was de muzikale achtergrond voor de serie. Greg Edmonson schreef de muziek voor de serie. Hij zei dat hij schreef voor de emotie van het moment.
Gieten
Bij de casting van zijn negenkoppige crew keek Whedon eerst naar de acteur en hoe ze met anderen overweg konden. Alle negen castleden werden gekozen voordat het filmen begon. Echter, tijdens het filmen van de oorspronkelijke piloot "Serenity", Whedon zag dat de actrice gecast als Inara Serra (Rebecca Gayheart) was niet geschikt voor de rol. Morena Baccarin deed auditie voor de rol en twee dagen later stond ze op de set in haar eerste televisieshow.
Whedon vroeg Nathan Fillion om de hoofdrol te spelen van Malcolm Reynolds. Nadat hij het idee voor de show had verteld en hem de piloot had laten zien, wilde Fillion de rol spelen. Fillion werd verschillende keren teruggeroepen om te lezen voor de rol voordat hij werd gecast.
Alan Tudyk deed auditie en kreeg te horen dat hij terug moest komen om te testen met de mogelijke Zoes (de vrouw van het personage). Het was aan hem en een andere persoon. De Zoes werkten niet en Tudyk werd naar huis gestuurd. Hij kreeg een telefoontje dat hij de rol toch had.
Veteraan sciencefiction-fantasie actrice Gina Torres (The Matrix Reloaded, Xena: Warrior Princess) wilde eerst niet nog een sciencefiction show doen, maar "was overtuigd van de kwaliteit van het bronmateriaal". Zoals ze zich herinnerde, "Dus je had deze uitgedaagde personages die een uitdagende wereld bewoonden en dat zorgt voor geweldige verhalen. EN GEEN BUITENAARDSE WEZENS!"
Adam Baldwin is opgegroeid met het kijken naar westerns. Het karakter van Jayne Cobb was een rol die perfect voor hem was.
De Canadese actrice Jewel Staite is al sinds haar negende actrice. Ze heeft haar auditie gefilmd vanuit Vancouver. Ze werd gevraagd om naar Los Angeles te komen om Whedon te ontmoeten, waar ze werd gecast voor de rol van Kaylee Frye, de scheepsingenieur.
Sean Maher herinnert zich dat hij voor de rol heeft gelezen en het karakter van Simon Tam leuk vindt. Hij zei dat het Whedon's persoonlijkheid en visie was die "de deal" voor hem verzegelde. Voor de rol van Simon's zus riep Whedon Summer Glau op voor een auditie en een test op dezelfde dag. Glau had eerst voor Whedon gewerkt aan een aflevering van Angel. Twee weken later belde Whedon haar op om haar te vertellen dat ze de rol had. Dit was Glau's eerste spreekbeurt.
De veteraan-tv-acteur Ron Glass (Barney Miller, All in the Family), heeft gezegd dat hij tot aan Firefly niet had nagedacht over een science-fiction westerse rol, maar dat hij verliefd werd op het pilootscript en het karakter van Shepherd Book.
