《地球特派員》從航海家一號的旅程開始，外星生物發現了航海家一號，於是找到了地球，並帶走了小男孩艾立歐，沒想到艾立歐在外太空樂不思蜀，卻也開啟了一場尋求自我認同的冒險旅程。為了讓電影更為擬真，皮克斯不僅尋求美國國防部的支援，還找來了天文學家吉兒塔特（Jill Tater）博士的協助。
吉兒塔特不僅是天文學家，同時也是SETI（搜尋地外文明計劃）的創始會員，《地球特派員》製片瑪麗愛麗絲德拉姆（Mary Alice Drumm）表示，「塔特是研究外星智慧的天文學家，她教會我們以更廣闊的方式來思考宇宙空間，例如宇宙究竟有多大？有多少行星？以及存在生命的可能性。正是因為吉兒的幫忙，才讓我們想到採用航海家一號做為元素。」導演石之予解釋，航海家一號也成了電影的隱喻，「小男孩艾立歐就像是孤獨、漂浮在太空裡的小衛星，他努力尋找著與他人聯繫的方式。如同航海家一號般，至今，它依然在發出訊號，即使已經飛出了太陽系之外。」
由於電影男主角艾立歐的監護人姑姑是一名空軍少校，為了真實還原空軍基地的場景，皮克斯特別參觀了位於美國加州的空軍基地，該基地提供了飛行體驗和制服製作等協助，讓艾立歐和姑姑在基地的工作和生活更加寫實生動。
藉由天文學家的幫助，電影建構了熱鬧且充滿想像力的「共宇宙」，在這個空間裡，團隊創造了數十個外星物種，他們擁有各自不同的外型、移動和溝通方式，導演石之予說：「共宇宙就像是宇宙中最酷的俱樂部，來自各個星球的大使聚集在這個迷人的、有層次的地方分享著不同的知識。」
為了讓每個不同的星球大使增添魅力，皮克斯找來日本知名女星渡邊直美，替愛好和平星球、充滿活力、充滿積極能量的領導人歐瓦 （AUVA）配音。不光是英文版，日文版也是她配音。製片瑪麗愛麗絲德拉姆說：「渡邊直美身上有一種富有感染力的魅力，她給這個角色帶來生命力，他們都太可愛了！」
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