Sát thủ Online là tác phẩm đầu tay của đạo diễn NSƯT Nguyễn Mai Hiền.[1] Anh được đạo diễn Nguyễn Thanh Hải giao cho kịch bản. Đây là kịch bản từng bị nhiều đạo diễn từ chối vì khó truyền tải lên màn ảnh, có nhiều chi tiết nhạy cảm như thiếu niên giết người, đồng tính nữ…[1]

Trước khi thực hiện việc quay phim, kịch bản bị chỉnh sửa đến 9 lần.[1][9][3] Trong phim có cảnh quay với một con chuột chỉ xuất hiện trên màn ảnh 8 giây nhưng đoàn phim mất đến gần 5 tiếng để quay.[10][9][3] Cảnh quay dưới nước của nhân vật chính xuất hiện khoảng 40 giây nhưng cũng mất gần 4 tiếng để quay.[10] Để tạo nên những cảnh quay đẹp, đoàn phim đã đến tận vườn quốc gia Ba Vì, biên giới Lạng Sơn, biên giới Việt - Lào và cao nguyên Mộc Châu dù mất nhiều kinh phí hơn so với làm phông nền tạo cảnh giả.[10][11] Ngoài ra, những người làm phim cũng sử dụng nhiều thiết bị kĩ thuật mới, cách kể chuyện trẻ trung, hiện đại hướng tới khán giả trẻ.[9][11] Một số cảnh phim bạo lực, tình dục, đồng tính được tiết chế hợp lý để bộ phim thêm sâu sắc.[12]