攝制過程
影片拍攝時間原定為133天，實際上用了128天，2011年7月於倫敦正式開拍，由羅傑·迪金斯使用阿萊Alexa攝影系統進行拍攝，主要在倫敦地鐵站、西史密斯菲爾德大街地下停車場、薩瑟克區國家美術館、白廳、國會廣場、 查令十字地鐵站、格林威治舊皇家海軍學院、卡多根廣場和塔山等地取景。軍情六處地下總部則是聖巴塞洛繆醫院，其訓練場為滑鐵盧車站下的舊維克隧道。Q與邦德的碰頭是在美術館晚間閉館時拍攝的。片末邦德所站的位置是能源和氣候變化部辦公樓的屋頂 。為了拍攝軍情六處總部爆炸場景，沃克斯豪爾橋和米爾班克區交界處進行了交通管制。與通過大型建築復制品制作爆炸鏡頭的黑日危機所不同的是，片中的爆炸是後期加上去的。片尾原定於登儲城堡拍攝，但在開拍後不計劃就被取消，由蘇格蘭格倫科高地代替 。邦德在蘇格蘭的祖屋天幕莊園是用膠合板和石膏構築的立體建築模型。
攝制組於2012年3月移師土耳其直到5月6日，原計劃是要在該地拍攝三個月 。影片中的伊斯坦布爾郊外取景於亞達那，在對火車頂打鬥場面進行彩排時，壹群當地兒童溜進了用於拍攝的鐵路專用線而被保安抓獲。電影火車戲的預告片還出現了瓦爾達高架橋，邦德的替身安迪·賴斯特於距地面300英尺高的此處背身落入水中。此外，片中火車上的起重機用安全繩綁著。在伊斯坦布爾部分出現的景點還包括：香料集市、新清真寺、土耳其郵政總局、因拍攝而停止迎客的君士坦丁堡競技場和大巴紮，均於4月殺青。這些地區的商戶可以開門，但不準營業，他們將獲得750裏拉（即418美元）壹天的補償。摩托車屋頂追逐戲讓攝制組面臨著涉嫌損壞古建築的批評。但邁克爾·威爾遜否認這些說法，他表示開拍前已派人把部分屋頂拆掉，用復制品代替，待到拍攝結束後就恢復原貌。攝制組獲得業主的同意後，還於費特希耶卡利伺海灘613片取景。
由導演門德斯證實，上海等地將出現在影片中。約翰·羅根表示，攝制組故意找了壹處跟倫敦風格不同、具有異國情調的取景地，讓邦德不太舒服地出現。實際上，有許多場面並不在上海取景，如屋頂的遊泳池是金絲雀碼頭的維珍活力遊泳池，邦德進入的大廈是倫敦第四高樓布羅德蓋特塔，外部燈光將其打扮成壹座寫字樓。為了拍攝航拍鏡頭，劇組罕見地收到了來自中國政府的用於采用直升機進行拍攝的壹筆貸款 。邦德碰到反派席爾瓦的澳門金龍賭場內景在松林制片廠搭建，而上海浦東國際機場則在雅士谷賽馬場搭景。在2012年2月1日公布的首張電影劇照中，克雷格正在松林制片廠搭建的壹座位於上海的摩天大樓中娛樂。
影片後來轉制IMAX格式以供在巨幕影院放映。迪金斯原本不清楚影片將以IMAX形式發行，直到他後來決定用阿萊Alexa攝影機拍攝。在進行畫面試驗時，色彩的不完美展現，使其產生不快。在進壹步探討IMAX系統，了解到IMAX公司專用的數字媒體復修技術後，迪金斯發現他並沒有使用該功能進行測試，從而平息他對該格式的懷疑。
第六代007
距皮爾斯·布魯斯南扮演的詹姆斯·邦德已經告別大銀幕6年。《007：大破天幕危機》是第六代007扮演者丹尼爾·克雷格的第三部007系列電影。影片的上映恰逢007系列誕生50周年。第六代007在《皇家賭場》中出場，而《皇家賭場》是佛萊明爵士的第壹部007小說。從《皇家賭場》到《天幕殺機》，007開始面對的是同壹個犯罪組織“量子”，而007也在和這個組織的對抗中不斷成長。
首次動作片
《007：大破天幕危機》是導演薩姆·門德斯首次嘗試動作片，在拍攝的過程中，導演常用多臺機器同時拍攝。在壹場取景伊斯坦布爾Spice Market的室外場景戲中，動用了四臺攝像機，壹臺靠近丹尼爾·克雷格，壹臺負責中景鏡頭，壹臺是遠景，而最後壹臺則隨著需要而移動。但導演薩姆·門德斯認為剪輯動作戲遠比拍攝本身更激動人心。“拍攝動作場面需要細致耐心，因為它們有相當壹部分是很細碎的畫面。將這些畫面有機的串聯起來，而非簡單的A承接B的線性敘事。”
影片道具
對既是007電影粉絲又是車迷的觀眾來說，《007：大破天幕殺機》裏的邦德座駕最值得關註。在影片中007會駕駛1963款阿斯頓馬丁DB5，DB5首次出現於電影《金手指》中，這是所有邦德座駕中最為著名的。在之前的007電影中，擁有Q博士添加過的諸多高科技裝備，包括了防彈車身，噴油嘴，煙幕發射器，機槍，旋轉車牌，跟蹤裝置接收器，還有最拉風的彈射座椅。這部傳統邦德座駕的回歸也讓Q博士在《天幕殺機》裏的回歸更為順理成章。
角色設計
在影片中“M女士”成為了重要角色，007要在任務中拯救M女士。但M女士的扮演者朱迪·丹奇表示這將是她出演的最後壹部007系列電影，《哈利·波特》中伏地魔的扮演者拉爾夫·費因斯將會在其後的007電影中接替M這壹角色。007系列又將迎來傳統的M先生時代。MI6萬年接線生“錢小姐”（Miss Moneypenny）在影片中不只以聲音出現，並與007並肩作戰，“Q博士”在《天幕殺機》裏將以新角色的身份回歸，為007提供武器支持。而西班牙國寶級演員哈維爾·巴登將飾演頭號大反派烏爾·席爾瓦。由於席爾瓦是這部007電影設置的新角色。