Durant la scène de la roulette russe, d'une rare violence, Robert De Niro recevra pour de vrai les coups portés par ses tortionnaires. Il sera frappé plusieurs fois au visage. L'acteur avouera que cette séquence a été l'une des plus difficiles à tourner de sa carrière.
Robert De Niro participa aux phases préparatoires de la production. Michael Cimino et lui parcoururent le pays pendant cinq semaines pour rassembler les idées et les personnages qui allaient donner corps au film. Ils se rendirent dans une région sidérurgique pour se mettre en contact avec des ouvriers.
Voyage au bout de l'enfer marque la première collaboration entre Meryl Streep et Robert De Niro. Tous deux seront à nouveau partenaires dans Falling in love (1984) et Simples secrets (1997).
La presse dite "progressiste", de gauche, vit en Voyage au bout de l'enfer un film raciste qui prend certaines libertés avec l'histoire. La scène de la roulette russe fut âprement discutée. Plusieurs vétérans du Vietnam dirent n'avoir jamais vu les Viet-Congs avoir recours à de tels procédés.
L'entreprise US Steel autorisa le producteur à tourner la première séquence du film dans son haut fourneau central de Cleveland. Pour quelques minutes du film, EMI dut souscrire une police d'assurance additionnelle de cinq millions de dollars afin de couvrir toute l'équipe de tournage.
Les studios américains rejetèrent les uns après les autres l'esquisse de scénario de Michael Cimino. Le financement vint finalement d'une source inattendue. Barry Spikings et Michael Deeley, les producteurs anglais de L'Or se barre et L'homme qui venait d'ailleurs, le présentèrent à EMI, le conglomérat britannique de la musique et du spectacle, et le persuadèrent de miser 7,5 millions de dollars "sur une intuition".
Voyage au bout de l'enfer donna l'occasion à Michael Cimino de travailler pour la première fois avec le directeur de la photographie Vilmos Zsigmond. Ils collaboreront à nouveau ensemble en 1980 pour les besoins de La Porte du paradis.
Afin de paraître amaigri pour la scène de la roulette russe, Christopher Walken s'est nourri plusieurs jours durant uniquement avec des bananes et du riz.
Meryl Streep, la compagne de John Cazale, accepta un rôle secondaire dans le film pour être à ses côtés. Dans le scénario, son rôle était négligeable. C'est elle qui se chargea de rédiger ses répliques pour donner plus d'importance à son personnage.
Pour éveiller l'intérêt de Robert De Niro, Michael Cimino lui envoya une photo sur laquelle figurait un chasseur qui avait lié un cerf sur la capote d'une Cadillac blanche. Des aciéries se profilaient en arrière-plan.
Robert De Niro déclara : "C'était une photo tellement frappante. J'ai appelé Cimino tout de suite et on a parlé. Je l'ai rencontré plusieurs fois et on est allé voir les sites de tournage en Amérique. Je voulais en savoir plus sur lui, comprendre ce qui l'avait poussé à écrire cette histoire. C'était une façon d'apprendre à le connaître."
En 1979, Voyage au bout de l'enfer remporta quelques Oscars - Meilleur réalisateur pour Michael Cimino, Meilleur montage, Meilleur film, Meilleur son, Meilleur acteur dans un second rôle pour Christopher Walken - ainsi que le Golden Globe du meilleur réalisateur pour Cimino.
Voyage au bout de l'enfer marque la première collaboration entre Michael Cimino et Christopher Walken. Tous deux travailleront par la suite ensemble pour les besoins de La Porte du paradis (1980).
Durant le tournage, John Cazale souffrait d'un cancer des os. Malgré sa maladie, celui-ci accepta le rôle de Stan que lui confia Michael Cimino à la demande de Robert De Niro. Aux vues des mauvais résultats médicaux de l'acteur, EMI voulut le remplacer, mais le cinéaste s'y opposa ardemment. John Cazale mourut avant la sortie du film en salles sans avoir vu l'oeuvre finale.
En Asie du sud-est, le tournage du film se déroula dans des conditions éprouvantes : douze heures par jour, six jours par semaine. La chaleur et l'humidité n'arrangèrent pas les choses. Autre problème : le dépassement du temps de tournage de sept semaines. Le budget du film passa alors de sept millions de dollars à douze millions.
Le tournage se déroula dans les petites villes de Mingo Junetion, en Ohio, de Duquesne et de Clairton, en Pennsylvanie. L'église, où se déroule la cérémonie de mariage, est la cathédrale russe orthodoxe de Cleveland, en Ohio. Pour les scènes censées se dérouler à Saïgon, les prises de vue eurent lieu à Bangkok.
L'équipe de production resta bloquée au centre-est de la Thaïlande à cause d'une importante mousson. Autre rebondissement : tandis que la production travaillait sur la rivière Kwaï, à proximité de la frontière birmane, un coup d'état militaire se produisit dans le pays. Le producteur John Peverall obtint du nouveau pouvoir en place la confirmation que son équipe ne serait pas mise en danger.
Robert De Niro et John Savage refusèrent d'être doublés pour la fameuse scène de fuite en hélicoptère où ils tentent d'y grimper et finissent par lâcher prise pour retomber dans le fleuve. Cette périlleuse cascade nécessita quinze prises et deux jours complets de tournage.
L'URSS, quatre pays d'Europe de l'Est et Cuba quittèrent le Festival de Berlin à la vision du film. Leurs représentants déclarèrent que Voyage au bout de l'enfer insultait le peuple vietnamien.
Pour se préparer au rôle de Michael, Robert De Niro vécut intimement dans la petite ville de Clairton six semaines avant le début du tournage. Il fréquenta les ouvriers, but au bar du coin, joua au billard et étudia les accents. Il alla même jusqu'à changer son permis de conduire de New York contre un permis de Pennsylvanie. Il prit de nombreuses notes concernant la chasse au cerf et le travail à la sidérurgie.