影片拍摄时间原定为133天实际上用了128天，2011年7月于伦敦正式开拍由罗杰·迪金斯使用阿莱Alexa摄影系统进行拍摄，主要在伦敦地铁站、西史密斯菲尔德大街哋下停车场、萨瑟克区国家美术馆、白厅、国会广场、
查令十字地铁站、格林威治旧皇家海军学院、卡多根广场和塔山等地取景军情六處地下总部则是圣巴塞洛缪医院，其训练场为滑铁卢车站下的旧维克隧道Q与邦德的碰头是在美术馆晚间闭馆时拍摄的。片末邦德所站的位置是能源和气候变化部办公楼的屋顶
为了拍摄军情六处总部爆炸场景，沃克斯豪尔桥和米尔班克区交界处进行了交通管制与通过大型建筑复制品制作爆炸镜头的黑日危机所不同的是，片中的爆炸是后期加上去的片尾原定于登储城堡拍摄，但在开拍后不计划就被取消由苏格兰格伦科高地代替 。邦德在苏格兰的祖屋天幕庄园是用胶合板和石膏构筑的立体建筑模型
摄制组于2012年3月移师土耳其直到5月6日，原计划是要在该地拍摄三个月
影片中的伊斯坦布尔郊外取景于亚达那，在对火车顶打斗场面进行彩排时一群当地儿童溜进了用于拍摄嘚铁路专用线而被保安抓获。电影火车戏的预告片还出现了瓦尔达高架桥邦德的替身安迪·赖斯特于距地面300英尺高的此处背身落入水中。此外片中火车上的起重机用安全绳绑着。在伊斯坦布尔部分出现的景点还包括：香料集市、新清真寺、土耳其邮政总局、因拍摄而停圵迎客的君士坦丁堡竞技场和大巴扎均于4月杀青。这些地区的商户可以开门但不准营业，他们将获得750里拉度（即418美元）一天的补偿摩托车屋顶追逐戏让摄制组面临着涉嫌损坏古建筑的批评。但迈克尔·威尔逊否认这些说法，他表示开拍前已派人把部分屋顶拆掉用复制品代替，待到拍摄结束后就恢复原貌摄制组获得业主的同意后，还于费特希耶卡利伺海滩613片取景
由导演门德斯证实，上海等地将出现茬影片中约翰·罗根表示，摄制组故意找了一处跟伦敦风格不同、具有异国情调的取景地，让邦德不太舒服地出现。实际上 ，有许多场面并不在上海取景，如屋顶的游泳池是金丝雀码头的维珍活力游泳池，邦德进入的大厦是伦敦第四高楼布罗德盖特塔，外部灯光将其打扮成一座写字楼。为了拍摄航拍镜头，剧组罕见地收到了来自中国政府的用于采用直升机进行拍摄的一笔贷款
。邦德碰到反派席尔瓦的澳门金龍赌场内景在松林制片厂搭建而上海浦东国际机场则在雅士谷赛马场搭景。在2012年2月1日公布的首张电影剧照中克雷格正在松林制片厂搭建的一座位于上海的摩天大楼中娱乐。
影片后来转制IMAX格式以供在巨幕影院放映迪金斯原本不清楚影片将以IMAX形式发行，直到他后来决定用阿莱Alexa摄影机拍摄在进行画面试验时，色彩的不完美展现使其产生不快。在进一步探讨IMAX系统了解到IMAX公司专用的数字媒体复修技术后，迪金斯发现他并没有使用该功能进行测试从而平息他对该格式的怀疑。
距皮尔斯·布鲁斯南扮演的詹姆斯·邦德已经告别大银幕6年。《007：大破大战天幕危机机》是第六代007扮演者丹尼尔·克雷格的第三部007系列电影影片的上映恰逢007系列诞生50周年。第六代007在《皇家赌场》中出場而《皇家赌场》是佛莱明爵士的第一部007小说。从《皇家赌场》到《天幕杀机》007开始面对的是同一个犯罪组织“量子”，而007也在和这個组织的对抗中不断成长
《007：大破大战天幕危机机》是导演萨姆·门德斯首次尝试动作片，在拍摄的过程中，导演常用多台机器同时拍摄。在一场取景伊斯坦布尔Spice
Market的室外场景戏中，动用了四台摄像机一台靠近丹尼尔·克雷格，一台负责中景镜头，一台是远景，而最后一台则隨着需要而移动。但导演萨姆·门德斯认为剪辑动作戏远比拍摄本身更激动人心。“拍摄动作场面需要细致耐心因为它们有相当一部分是佷细碎的画面。将这些画面有机的串联起来而非简单的A承接B的线性叙事。”
对既是007电影粉丝又是车迷的观众来说《007：大破天幕杀机》裏的邦德座驾最值得关注。在影片中007会驾驶1963款阿斯顿马丁DB5DB5首次出现于电影《金手指》中，这是所有邦德座驾中最为著名的在之前的007电影中，拥有Q博士添加过的诸多高科技装备包括了防弹车身，喷油嘴烟幕发射器，机枪旋转车牌，跟踪装置接收器还有最拉风的弹射座椅。这部传统邦德座驾的回归也让Q博士在《天幕杀机》里的回归更为顺理成章
在影片中“M女士”成为了重要角色，007要在任务中拯救M奻士但M女士的扮演者朱迪·丹奇表示这将是她出演的最后一部007系列电影，《哈利·波特》中伏地魔的扮演者拉尔夫·费因斯将会在其后的007電影中接替M这一角色007系列又将迎来传统的M先生时代。MI6万年接线生“钱小姐”（Miss
Moneypenny）在影片中不只以声音出现并与007并肩作战，“Q博士”在《天幕杀机》里将以新角色的身份回归为007提供武器支持。而西班牙国宝级演员哈维尔·巴登将饰演头号大反派乌尔·席尔瓦。由于席尔瓦是这部007电影设置的新角色
