David André désirait faire un documentaire sur des jeunes lycéens et se mit en quête du lieu de tournage. C’est de cette manière qu’il se retrouva au lycée Mariette de Boulogne-sur-Mer, à suivre six lycéens de terminale durant leur année scolaire. Le lieu l’intéressa pour sa dimension sociale (ville touchée par la désindustrialisation) et esthétique : "Cet univers désenchanté et enchanté à la fois, je l’imaginais proche des films sociaux anglais, sombre et drôle à la fois", raconte le réalisateur.
Avant même d’avoir le sujet du film, David André souhaitait réaliser un long métrage qui mélange des éléments du réel. D’où ce mélange des genres, documentaire et musical, car Chante ton Bac d'abord comporte 11 passages chantés. Une particularité que le réalisateur n’a pas annoncée aux acteurs d’entrée de jeu : "Je craignais que cette idée suscite l’incrédulité ou au contraire attire les apprentis chanteurs, ce qui n’était pas le projet du film". Les jeunes ont d'ailleurs participé à l'écriture des chansons.
Le tournage dura 100 jours, durant lesquels l'équipe tourna 200 heures de rush avec une caméra mouvante, peu de profondeur de champ et une lumière naturelle.
David André a eu du mal à convaincre les adolescents, leurs parents et les professeurs de l’établissement pour son projet. Les jeunes se méfiaient du genre d’image que le film véhiculerait sur les adolescents, souvent emprunt à des clichés. Mais au vu des précédents films du réalisateur, ils furent convaincus. Certains enseignants restèrent cependant sur la défensive et n’acceptèrent pas la présence de la caméra dans leurs classes.