Dự án của của bộ phim ban đầu lấy tựa đề "Hành trình qua ba bể" dự định sản xuất trong năm 2008,[2] vì thời gian duyệt, xây dựng kịch bản kéo dài và Trần Lực bận đạo diễn bộ phim Nhìn ra biển cả nên Hãng phim Hội điện ảnh Việt Nam phải tìm diễn viên khác thay thế.[3][4]

Khác với Nguyễn Ái Quốc ở Hồng Kông, lần này, ekip làm phim người Trung Quốc thực hiện với tư cách làm dịch vụ cho phía Việt Nam. Bối cảnh phim cũng rộng hơn khi diễn ra ở cả Hạ Môn và Thượng Hải, nhiều nhân vật hơn và phim có nhiều tình tiết hư cấu. Diễn viên Minh Hải thay thế Trần Lực vào vai Nguyễn Ái Quốc, do đạo diễn Phạm Đông Vũ chọn lựa. Nữ diễn viên Mỹ Duyên nhận vai nữ chính, cô y tá Phương Thảo. Là một trong rất ít tác phẩm nghệ thuật đề cập đến chuyện tình cảm riêng tư liên quan đến Nguyễn Ái Quốc.[1]

Để quay cảnh Nguyễn Ái Quốc đón Tết ở Hạ Môn, các đạo diễn phải lập một bàn thờ Tết đúng theo phong tục Việt: có cành đào, mâm ngũ quả, bánh chưng. Giám đốc hãng Nguyễn Xuân Hưng chụp ảnh một bàn thờ với mâm ngũ quả ở Việt Nam gửi sang, để các đồng nghiệp ở Trung Quốc tìm mua và sắp xếp theo. Đoàn làm phim cẩn thận mang sang từ Việt Nam mấy chiếc bánh chưng và cả gói cốm làng Vòng, để làm đạo cụ.[1]

Để quay bối cảnh ở Hội An và Sài Gòn những năm 1920-1930, các đạo diễn phải rất vất vả để tìm lại được các mẫu quần áo, dép râu và những biển hiệu cửa hàng ở Việt Nam thời kỳ đó. Lựa chọn diễn viên quần chúng, đạo diễn Phạm Đông Vũ yêu cầu phải là những người có hiểu biết về văn hóa và gần gũi với người Việt Nam, để thể hiện được cốt cách của người Việt Nam.[1]

Bộ phim được quay tại trường quay Hoành Ðiếm và Thượng Hải, quay ngoại cảnh tại Nghệ An, Quảng Bình, Thanh Hóa, Quảng Nam.[5] Bộ phim bấm máy vào tưc 3 năm 2010 và sau gần 3 tháng thì hoàn thành, tuy nhiên khâu hậu kỳ kéo dài gần một năm và phải quay thêm một số cảnh như: Nguyễn Ái Quốc gặp mặt những người hoạt động cách mạng ở Thượng Hải, cảnh đến thăm 11 em mồ côi- con của các chiến sỹ hi sinh trong cuộc “khủng bố trắng” ở Thượng Hải - truy quét lính khố xanh, đỏ giác ngộ cách mạng.[6] Dự kiến, ban đầu phim sẽ thực hiện phụ đề tiếng Anh nhưng sau chuyển thành lồng thuyết minh để phù hợp với độc giả là người lớn tuổi Việt Nam.[7]

Vai diễn Nguyễn Lương Bằng do Chục trưởng Cục quảng lý giá lúc bấy giờ là Nguyễn Tiến Thỏa đóng.[8]