Bùi Thạc Chuyên thực hiện phần kịch bản của Tro tàn rực rỡ trong hai năm và mất thêm năm năm để chuẩn bị cho dự án.[11] Đây cũng là dự án điện ảnh đầu tiên của ông kể từ Lời nguyền huyết ngải ra mắt năm 2012.[10] Việc lựa chọn chuyển thể hai truyện ngắn "Tro tàn rực rỡ" và "Củi mục trôi về" từ tập truyện ngắn Đảo của nữ nhà văn Nguyễn Ngọc Tư là vì hai câu chuyện này mang "đầy chất điện ảnh, lại viết rất hay về phụ nữ, về cái tình của phụ nữ với những người đàn ông". Ban đầu Bùi Thạc Chuyên chỉ muốn chuyển thể một truyện ngắn "Tro tàn rực rỡ", tuy nhiên sau khi viết, ông cho rằng hai nhân vật nữ chưa đủ làm nên kịch bản nên tiếp tục khai thác "Củi mục trôi về" để "câu chuyện rõ ràng, vững chắc hơn".[12][13] Tuy vậy, quá trình thực hiện kịch bản lại là một thách thức do hai truyện ngắn này đều có dung lượng dưới 2.400 chữ, với rất ít nhân vật cùng phần câu chuyện thiên về ý nghĩ và cảm giác.[14] Đây là tác phẩm thứ ba chuyển thể từ nguyên tác gốc của Nguyễn Ngọc Tư, sau Cánh đồng bất tận (2010) và phim ngắn Biến mất ở thư viên (2022).[7] Nguyễn Ngọc Tư cũng tham gia góp ý và chỉnh lời thoại trong quá trình Bùi Thạc Chuyên làm kịch bản.[13] Bùi Thạc Chuyên cũng dành thời gian dài tiền trạm ở Cà Mau, sinh hoạt cùng người dân, theo dân chài ra biển để hiểu đời sống của họ, lấy chất liệu làm phim.[11]

Bùi Thạc Chuyên và Trần Thị Bích Ngọc đã mang kịch bản phim tới gọi vốn tại chương trình Chợ Dự án Châu Á tại Liên hoan phim quốc tế Busan lần thứ 22 và vượt qua 27 dự án phim khác để đạt giải thưởng Dự án xuất sắc nhất với khoản hỗ trợ tài chính 15.000 USD.[15] Cũng tại Liên hoan phim này, Trần Thị Bích Ngọc cho biết vai diễn nam chính của tác phẩm đang được nhắm cho Lê Công Hoàng – diễn viên chính của phim điện ảnh Cha và con và... vốn cũng do cô làm nhà sản xuất.[16] Đây cũng là một trong 15 kịch bản điện ảnh được giới thiệu tới các nhà đầu tư tại chương trình L'Atelier thuộc khuôn khổ Liên hoan phim Cannes 2018 vào đầu tháng 5 năm 2018.[17][18] Tháng 8 năm 2019, tác phẩm giành giải CNC trị giá 8.000 EUR tại hoạt động Open Doors Hub thuộc khuôn khổ Liên hoan phim Locarno lần thứ 72.[19][20] Tháng 11 năm 2019, dự án Tro tàn rực rỡ giành chiến thắng giải thưởng Inaugural Southeast Asia Co-Production Grant do Ủy ban Điện ảnh Singapore trao tặng trị giá 250.000 SGD, đồng thời nhận được sự hỗ trợ từ nhà sản xuất Jeremy Chua của Singapore.[21]

Bộ phim được bấm máy vào năm 2021, là dự án hợp tác của các nhà sản xuất đến từ Việt Nam, Pháp và Singapore.[22] Trước ngày quay, dàn diễn viên xuống Cà Mau khoảng một tháng, hòa nhập đời sống miền Tây với dân địa phương. Nhiều diễn viên cho biết họ không cần trả thêm thù lao dù phải gác lại hết mọi việc riêng, miễn là được tham gia dự án. Mai Thế Hiệp còn tự nấu cơm để tiết kiệm chi phí cho đoàn làm phim.[13]

Nhạc sĩ Tôn Thất An đảm nhiệm phần soạn nhạc cho phim.[12]