Kun tuottaja Veikko Itkosen ensimmäinen Heidi Krohn -elokuva Leena (1954) oli osoittautunut hyväksi yleisömenestykseksi, hän päätti jatkaa samalla linjalla. Itkonen hankki Teuvo Tuliolta Regina Linnanheimon laatiman käsikirjoituksen vuoden 1954 lopulla. Lopullisen kuvauskäsikirjoituksen teki Tapio Vilpponen eli nimimerkki Roy. Tähtisilmä oli näyttelijä Matti Oraviston kolmas ja samalla viimeinen ohjaustyö. Veikko Itkosen ja Heidi Krohnin yhteistyö jatkui seuraavan vuoden kahden elokuvan, Tyttö tuli taloon ja Silja - nuorena nukkunut, ajan.

Elokuvan alkuteksteissä ei mainita käsikirjoituksen tekijää. Kun säveltäjä Tapio Ilomäki oli nähnyt elokuvan, hän totesi sen pohjautuvan tekemäänsä synopsikseen. Ilomäki esitti Itkoselle käsin kirjoittamansa Orpotytön valssi synopsiksen ja vaati korvausta aiheensa luvattomasta käytöstä 400 000 markkaa. Itkonen vetosi siihen, että hän oli hankkinut käsikirjoituksen Tuliolta, ja kehotti Ilomäkeä sopimaan asian Tulion kanssa. Ilomäki katsoi oikeuksiaan loukatun ja haastoi sekä Itkosen että Tulion oikeuteen.

Asian tultua julkisuuteen Kurt Jäger esitti Itkoselle 19-sivuisen koneella kirjoitetun synopsiksen Orpotytön valssi, jonka Ilomäki oli tehnyt vuosina 1940-1941 ollessaan vielä Jäger-Filmi Oy:n palveluksessa. Synopsiksessa oli Ilomäen 23.12.1941 allekirjoittama "totaalisiirtomerkintä", jolla hän oli luovuttanut aiheen oikeudet Jäger-Filmille. Itkosen mukaan Jäger-Filmi vaati korvausta 225 000 markkkaa. Itkonen haastoi Jäger-Filmin oikeuteen.

Helsingin raastuvanoikeus käsitteli asiaa seitsemässä istunnossa 30.6.1955-5.3.1956. Tapio Ilomäen kuoltua 25.7.1955 hänen perikuntansa jatkoi asian ajamista. Ilomäki oli väittänyt synopsikseen tehtyä siirtomerkintää väärennökseksi: sitä ei hänen valaehtoisen lausuntonsa mukaan ollut hänen omistussigneerauksen yhteydessä vielä 18.6.1955, jolloin hän oli nähnyt synopsiksen Jägerin hallussa. Oikeus tutkitutti kirjoituskoneiden lyöntimerkkejä, musteiden ikää, päiväysmerkintöjä, ja katsoi elokuvan.

Tulion oikeudessa antaman lausunnon mukaan Ilomäki oli hänen toimeksiannostaan ja yhteistyössä kehitellyt synopsista jo 1930-luvulla - tätä tuki todistajan lausunto. Aiheen Tulio oli "lainannut" Hans Steinhoffin ohjaamasta saksalais-itävaltalaisesta elokuvasta Scampolo (Scampolo, ein Kind der Strasse, 1932), joka oli esitetty Suomessa 1933. Billy Wilderin ja Max Kolpen käsikirjoitus pohjautui italialaisen näytelmäkirjailija Dario Niccodemin näytelmään Scampolo (1915). Näytelmä on filmattu useita kertoja. Näytelmää oli esitetty Suomessa 1920-luvulla. Tulion mukaan Ilomäki oli saanut työstään korvauksen, joten Tulio oli katsonut synopsiksen omistusoikeuden kuuluneen itselleen. Myöhemmin Regina Linnanheimo oli tehnyt synopsiksesta käsikirjoituksen.

Ilomäki puolestaan kertoi tarjonneensa synopsista Tuliolle vasta vuonna 1942 Jäger-Filmin menetettyä mielenkiintonsa aiheeseen. Kun Tuliokaan ei ollut tehnyt synopsiksesta elokuvaa, oli Ilomäki pyytänyt sitä takaisin, jolloin Ilomäen mukaan Tulio oli kertonut synopsiksen kadonneen.

Raastuvanoikeus ilmoitti päätöksenään, että Tähtisilmä pohjautui Ilomäen aiheeseen, mutta myytyään oikeudet Jäger-Filmille Ilomäki ei ollut oikeutettu korvaukseen Itkoselta tai Tuliolta. Jäger-Filmi ei oikeudessa esittänyt korvausvaatimuksia.

Osapuolet veivät jutun hovioikeuteen, joka ei muuttanut raastuvanoikeuden päätöstä. Ilomäen perikunta vei asian edelleen nostojuttuna Korkeimpaan oikeuteen, joka 27.5.1960 päätti säilyttää alempien asteiden päätökset. Oikeuden pöytäkirjoista ei käy ilmi kenelle Itkonen maksoi elokuvan aiheesta.

Pitkällisen prosessin lausunnoissa puututtiin elämäntapoihin ja alkoholinkäyttötottumuksiin; vihjailtiin sopivasti sattuneista tulipaloista, joissa asiapapereita tuhoutui; syytettiin totuuden vääristelystä ja aiheiden lainailuista.

Työstäessään Linnanheimon käsikirjoitusversiota Kahvi-Maija Roy arvosteli sitä triangelidraaman epäloogisuudesta. Hän muutti aiheen komediaksi. Niccodemi oli kirjoittanut Scampolon huvinäytelmäksi. Roy lisäsi käsikirjoitukseen mm. radiotietokilpailun, jonka juontajaksi kaavailtiin Tauno Rautiaista. Kuvausvaiheessa hänet kuitenkin korvasi radion Tervetuloa aamukahville -lähetysten vetäjä Niilo Tarvajärvi. Ilomäen perikunta totesi oikeudessa, että radiokohtaus, jossa Maija laulaa suorassa lähetyksessä, oli "lainattu" Annamarie Selinkon romaanista Huomenna on kaikki paremmin (Morgen ist alles besser, 1938, suom. 1942).

Tähtisilmä tehtiin nopeasti Royn käsikirjoituksesta elokuvaksi, sillä vielä 17.2.1955 hän laati listan "korjattavista hoopouksista". Roy kuvaili työtään lopullisen käsikirjoituksensa saatekirjeessä Veikko Itkoselle: "Kun sä et tykännyt tästä ja tuosta niin ammuin ne ulos ja keksin kokonaan uuden taustameiningin ja panin lisää sydäntä ja lämmintä tunnelmaa että tuli ihan hiki olla. Luulisin että siitä tässä muodossaan tulee hauska ja mukava juttu joka ei tee pahaa kärpäsellekään. Kuten huomaat on loppu heti alussa ja alku heti lopussa mikä on ihan uutta kotimaisen elokuvan historiassa."

- Toim. Jorma Junttila Suomen kansallisfilmografia 5:n (1989) mukaan.