这部戏的拍摄经历非常艰苦，编剧汪海林回忆，“我们开始谈了很多一线大牌演员，但都觉得东北大雪天气受不了，选择了放弃，没想到能得到张鲁一和佟丽娅的支持！”
汪海林还向记者透露，拍摄过程中，无论战争戏、动作戏、爆破戏，张鲁一和佟丽娅都是亲自上阵。比如，拍摄监狱戏份时，张鲁一既要忍受恐怖残酷的水刑，还要在下水道中完成长时间的艰苦拍摄。
拍摄雪原戏份时，为了更好还原剧中人物状态，张鲁一不吃不喝不睡，暴瘦到120斤。另外，此次佟丽娅在形象上有着巨大的突破。
佟丽娅回忆，“我和张鲁一在雪山小木屋里面拍戏，拍完后出来发现助理们把手套都烧了取暖。拍摄期间雪乡没有信号，导演带着我们喊口号，我还为大家编了一个战舞取暖，真的是感觉生活在那个年代。”
和以往作品相比，此次佟丽娅在形象上有着巨大的突破。雪原戏份中，她与所有人一起，在冰天雪地里吃饭、摸爬滚打，穿着沉重的装备完成动作戏，挑战程度可见一斑。
导演龚朝晖表示，看到《爱国者》这个剧本的时候他热血沸腾，当即决定要把这个东西拍出来，并且要全程实景拍摄。因此拍摄前期为了能最大程度地还原那段历史及人物形象，他带着团队走访了很多地方、查阅了大量史料。
