Przed uczestnictwem w programie Produce 101 niektóre członkinie I.O.I zyskały uznanie po występie w innych programach telewizyjnych: Kim Se-jeong była uczestniczką konkursu K-pop Star 2 w 2012 roku, Jeon So-mi była uczestniczką programu survivalowego Sixteen w 2015 roku, a Choi Yoo-jung zagrała w internetowym serialu To Be Continued. We wrześniu 2015 roku Jung Chae-yeon zadebiutowała jako członkini zespołu DIA, ale tymczasowo wycofała się z aktywności grupy, aby wziąć udział w programie Produce 101. Na swoim koncie miała też rolę cameo w serialu internetowym Sweet Temptation w 2015 roku.
W listopadzie 2015 roku Mnet zapowiedział nowy program survivalowy, który zgromadził 101 uczestniczek z 46 firm rozrywkowych. Spośród nich publiczność miała wybrać 11 osób, które utworzyłyby nową grupę. Premierowy pokaz odbył się 21 stycznia; program zakończył się 1 kwietnia 2016 roku.
Początkowo planowano, że grupa zadebiutuje 1 kwietnia 2016 roku z piosenką „Crush”, którą wykonała w finałowym odcinku programu, ale YMC Entertainment i Mnet postanowiły odłożyć debiut na lepsze przygotowanie koncepcji i choreografii grupy, z nową piosenką jako debiutancki singel I.O.I. Nazwa grupy symbolizuje liczbę „101”.