影片《张思德》的拍摄是为了纪念毛泽东《为人民服务》发表60周年而创作，全部拍摄取景于张思德在陕西米脂县故乡，导演伊力称，本片编剧是曾经写过《贫嘴张大民的幸福生活》和《秋菊打官司》等剧本的著名作家刘恒，他表示这部影片最大的难度是“平地起高楼”，在素材很少的情况下创作出让人信服的故事和人物。而经过刘恒的塑造，“张思德成为了一个圣徒，一个孤行僧。”导演尹力也认为这是一部“玩了命的电影”，是一群“玩了命的人”共同创作完成的。2009年9月14日，张思德被评为100位为新中国成立作出突出贡献的英雄模范之一。
由于拍摄时间紧迫，导演尹力只能白天拍摄，夜里剪接，以保证影片能在规定的时间内拍摄结束。
在拍摄“庆祝中国共产党建党二十二周年歌咏大会”时，剧组找来了米脂幼儿院的几十个小孩，因为要拍夜戏，有的小朋友因支撑不住站着就睡着了。此外，米脂中学还动员了200多高中生，绥德武装部队也派出了几百人的士兵协助剧组拍摄这场戏。这场戏成为影片中群众演员组成最复杂的一场戏。
老街那场戏，剧组找来了200多个群众演员。因为是非职业演员，副导演张嘉禾要给每一个人说戏，告诉每一个人“你是谁，你做什么，你应该怎么做”。在影片拍摄时，如何做到让他们不跟主要演员抢戏，不要让眼睛盯着镜头看，这成为副导演最头痛的事情。
片中所需的马和骆驼分别从米脂和西安运来，各种各样的道具就用了几千件。
片中毛泽东乘坐的轿车，是由一辆雪佛莱古董车改装而来的，为了真实反映那个历史年代，剧组把这辆车改装成那个年代的模样。
接到演张思德任务时，吴军体重76公斤，为了与主人公的体形相似，吴军自创了一套“魔鬼减肥法”，在不足一个月的时间里，体重从76公斤减到了66公斤。
吴军拍《张思德》过程中，记忆最深的就是跑：短跑、长跑、风里跑、雨里跑、白天跑、晚上跑，最长的一次是背着长枪、公文包，在山上山下来回跑了12次。
拍摄《张思德》的时候尹力本人因为高血压身体极度不适，整天处于头昏脑胀的状态下，但还是坚持带领剧组拍完了影片。
吴军为了在外形上更贴近张思德，每天穿着厚厚的减肥服爬两次虎头山，在山上跳绳2000下；晚上围着所住的大院跑10圈，一天下来汗水能打湿3套衣服；每天睡眠时间不超过5个小时，只吃3个小苹果。[1][1]