Mùi cỏ cháy là phim lịch sử, lấy bối cảnh giai đoạn 1971-1972, với lệnh gọi nhập ngũ của Việt Nam Dân chủ Cộng hòa đối với các sinh viên đang trên giảng đường đại học để có đủ nhân lực tiếp tục cuộc kháng chiến chống Mỹ cứu nước. Ngày 6 tháng 9 năm 1971, đã có hàng nghìn sinh viên nhập ngũ, riêng Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội có tới 300 sinh viên, trong đó có Hoàng Nhuận Cầm và Nguyễn Văn Thạc.[5] Sau khoảng 5 tháng huấn luyện ở Hà Bắc, những sinh viên này tham gia chiến đấu ở chiến trường Quảng Trị.[6] Nơi các nhân vật chính hi sinh là Thành cổ Quảng Trị, nơi diễn ra một trong những trận chiến ác liệt bậc nhất trong Chiến dịch Xuân Hè 1972 kéo dài 81 ngày đêm, từ 28 tháng 6 năm 1972–16 tháng 9 năm 1972. Theo Hoàng Nhuận Cầm, nhân vật Thăng được xây dựng dựa trên nguyên mẫu liệt sĩ Nguyễn Văn Thạc, còn nhân vật Hoàng mang hình ảnh của chính ông nhưng thông qua hình ảnh của 4 người lính còn có thể thấy hình ảnh của những người lính, liệt sĩ khác như Vũ Đình Văn, Hoàng Giao Kim, Hoàng Thượng Lân,...[4]

Trong phim, đạo diễn Hữu Mười còn lấy lại 1 chi tiết từ nhật ký Mãi mãi tuổi hai mươi của Nguyễn Văn Thạc để xây dựng thành tình tiết nhân vật Thăng làm thơ tặng bạn gái và hẹn sẽ gặp nhau vào tháng 4 năm 1975. Ông chia sẻ: "Trong một bức thư liệt sĩ Nguyễn Văn Thạc gửi bạn gái là Như Anh đã viết, "Hẹn đến ngày 30 tháng 4 năm 1975 sẽ trả lời cho bạn câu hỏi, hạnh phúc là gì?". Câu này anh Thạc viết 2 lần. Và không ai giải thích được, tại sao anh lại biết được ngày 30 tháng 4 năm 1975 là ngày toàn thắng? Trong phim, tôi có ý xây dựng nhân vật Thăng mang hình ảnh anh Thạc. Tôi xây dựng Thăng là một chàng trai trẻ, bình thường, yêu thơ ca. Không phải là người có khả năng dự đoán tương lai. Tôi cũng bỏ ngày 30 đi, chỉ dám để tháng 4 năm 1975 là ngày hẹn gặp. Anh Thạc đã tiên liệu quá chính xác, nếu đưa vào phim, đôi khi thành khiên cưỡng. Nhưng điều đó thật kỳ diệu, không ai giải thích được".[7]