Elokuvana Pikku Ilona ja hänen karitsansa oli alunperin määrä toteutua jo vuonna 1941, jolloin T. J. Särkän kerrotaan saaneen idean henkivakuutusyhtiö Suomen ilmoituksesta, missä pieni tyttö istuu valkoinen karitsa sylissään ("pienet kädet ovat suojelevina kietoutuneet karitsan ympärille"). Ilmoitus on julkaistu Suomen Kuvalehden numerossa 13/1941. SF-Uutisten mukaan Särkkä antoi lehden Mika Waltarille ja pyysi tätä etsimään siitä elokuva-aiheen. Waltari päätyi samaan kuvaan ja kehitteli kesällä 1941 "liikuttavan tarinan pienen karjalaistytön vaiheista 'välirauhan' vuotena tynkä-Suomessa".

11-vuotias Maire Suvanto, joka oli tullut tunnetuksi Suomisen perhe -elokuvan (1941) Pipsana, valittiin Ilonan osaan, ja muihin rooleihin kiinnitettiin Hugo Hytönen, Siiri Angerkoski, Sirkka Sipilä sekä Alf Salin, joka oli sodassa menettänyt kätensä. Särkän piti ensin ohjata elokuva, sittemmin Orvo Saarikiven. Siitä ehdittiin kuvata alun tapahtumia: kohtaus, jossa lumipukuinen sotilas pelastaa Ilonan karitsoineen palavasta talosta, sekä Ilonan tulo Helsingin rautatieasemalle. Filmaustyö keskeytettiin vuoden 1942 puolella sota-ajan hankaluuksien vuoksi. SF:n tuotantosuunnitelmissa elokuva oli tuolloin mukana aina vuoden 1943 alkupuolelle asti.

Käsikirjoitus kaivettiin uudelleen esiin kesällä 1955, jolloin Särkän huomio kiinnittyi "Savon satutytöksi" kutsuttuun 9-vuotiaaseen kuopiolaiseen Riitta Hämäläiseen. Syksyn 1955 koekuvausten innoittamana Särkkä aikoi itse ohjata elokuvan, mutta antoi kuitenkin tehtävän Jorma Nortimolle.

Nortimo muokkasi käsikirjoitusta ja katsoi aiheelliseksi korostaa elokuvan ihmisten hyviä ja huonoja puolia. Varsinkin Siiri Angerkosken ja Oke Tuurin esittämää Paksulan isäntäväkeä kriitikot pitivät vahvasti karrikoituina ja yliampuvina. Riitta Hämäläisen mukaan (Hka eli Hilkka Tukkimäki, Savo 11.2.1957) pariskunta oli "katsottu lapsen silmillä ja lapsi suurentelee kaikki, sen takia on Paksulan emäntä kuin noita-akka ja sen takia varakkaan johtajan talo kuin linna, jossa ei asu tavallisia ihmisiä. Köyhästä lapsesta se näytti sellaiselta".

Ensimmäisessä katselussaan Valtion elokuvatarkastamo määräsi valmiin työn kielletyksi alle 8-vuotiailta. Sen jälkeen kun alun pommituskohtausta, missä Ilonan äiti saa surmansa, oli lyhennetty minuutilla, elokuvasta tuli sallittu kaikenikäisille. Alkukohtauksissa on katkelmia sota-ajan dokumenttielokuvista. Pikku Ilonan alkukuvana esitettiin Markus Raution jäähyväisjuhlasta valmistettu lyhytelokuva Markus-sedän juhla.

Pikku Ilona ja hänen karitsansa osallistui Puolassa 1957 järjestettyyn kansainväliseen lasten ajanviete-elokuvakilpailuun. Lapsista koottu arvosteluraati kelpuutti elokuvan mukaan loppukilpailuun.

Pikku Ilona ja hänen karitsansa jäi Jorma Nortimon viimeiseksi elokuvaksi - hän kuoli kesällä 1958, 52-vuotiaana. Riitta Hämäläinen palasi vielä kertaalleen valkokankaalle Särkän ohjaamassa elokuvassa Pieni luutatyttö (1958). Jyväskyläläinen Pohjola ja Kumpp. kustansi vuonna 1957 kirjan Riitan satuja, jonka tarinat Riitta Hämäläinen on sekä kertonut että kuvittanut.

- Suomen kansallisfilmografia 6:n (1991) mukaan.