Thạch Thảo là bộ phim thứ hai được sản xuất theo mô hình hợp tác giữa nhà nước và tư nhân, sau thành công của Tôi thấy hoa vàng trên cỏ xanh cũng do Galaxy làm đơn vị sản xuất chính và phát hành.[7][8] Phim được Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch phê duyệt đầu tư đặt hàng với tổng mức giá sản xuất ước tính ban đầu là 15 tỉ đồng, trong đó tài trợ từ nguồn ngân sách nhà nước là 70% và nguồn kinh phí xã hội hóa huy động của đơn vị sản xuất là 30%.[3] Đây cũng là bộ phim thứ hai do Mai Thế Hiệp làm đạo diễn, sau bộ phim Có căn nhà nằm nghe nắng mưa (đồng đạo diễn với Trầm Nguyễn Bình Nguyên).[9]

Phim được bấm máy vào cuối tháng 6 năm 2018 với các cảnh quay chủ yếu được thực hiện tại tỉnh Kon Tum. Để có được cánh đồng hoa thạch thảo tím ngắt trải dài trên những triền núi làm bối cảnh, đoàn phim đã tiến hành gieo trồng hoa từ nhiều tháng trước thời điểm bấm máy.[4]