Được biết, bối cảnh chính của phim tại Bình Thuận và một phần Phú Yên. Bên cạnh đó là nhiều bối cảnh đẹp khác tại Đà Lạt, Thành phố Hồ Chí Minh,…[10] Thời gian quay kéo dài gần nửa năm.

Dù là diễn viên nổi tiếng với diễn xuất của mình, Thúy Diễm vẫn phải gặp đạo diễn Lưu Trọng Ninh để thử vai 6 lần mới được thuyết phục nhận vai chính trong Cát đỏ.[11] Để vào vai trong phim này, Thúy Diễm phải học rất nhiều thứ mà chưa từng làm trước đây như học lái xe tải, phóng dao, cưỡi ngựa. Hầu hết các phân đoạn đều quay dưới trời nắng gắt, ở bãi biển hoặc sa mạc nên trong sáu tháng hóa thân vào nhân vật đòi hỏi tăng cân, phơi da đen sạm giống hệt con gái miền biển. Diễm còn bị nhiều lần tai nạn, bầm tím cơ thể trong quá trình làm việc khung cảnh sắc thiên nhiên hoang sơ.[4] Trong khi Kim Huyền thì bị ngất sau diễn cảnh dắt bò đi trên cát giữa trời nắng, nhập vai khóc nhiều lại thu tiếng trực tiếp, tập trung cao độ, còn diễn viên Mã Trung phải đi cấp cứu.[9][12]

Thúy Diễm sẽ đóng cặp cùng với diễn viên – Nam thần Võ Cảnh và diễn viên Hữu Thanh Tùng, trong vai chàng trai chăn cừu, Tùng phải đều đặn lăn lội tập luyện học cưỡi ngựa khoảng 3 tiếng mỗi ngày để có da đen sạm rắn rỏi. Ngoài ra, Tùng còn cần dùng thêm thuốc mọc râu để có ngoại hình già dặn, phù hợp với nhân vật.[8][13]