La société de production Working Title, qui a déjà collaboré de nombreuses fois avec Richard Curtis, l'a approché pour lui soumettre une idée de Jack Barth à propos d'un musicien qui serait le seul à se souvenir des Beatles dans un monde où le célèbre groupe a disparu. Emballé par ce pitch, Curtis décide de rédiger une nouvelle version du script sans lire celle qui existait déjà. S'il ne l'a pas écrit pour un réalisateur en particulier, le nom de Danny Boyle s'est cependant imposé à son esprit une fois le projet achevé.
Les deux hommes se sont rencontrés à l'occasion de l'ouverture des Jeux Olympiques de 2012 que Boyle mettait en scène. Curtis se souvient : "j’ai pensé qu’il y avait peu de chances qu’il accepte en raison de son emploi du temps et du ton du film qui se voulait résolument romantique. Quatre Mariages et un enterrement c’est l’opposé de Trainspotting, les deux sont ce qu’on peut trouver de plus anglais dans le cinéma, mais dans des sens totalement opposés, même s’ils partagent une vision résolument euphorique et optimiste !".
La directrice de casting Gail Stevens et son assistante Rebecca Farhall ont repéré Himesh Patel dans le soap EastEnders, très populaire Outre-Manche. Danny Boyle avait déjà auditionné d'autres comédiens qu'il trouvait convaincants pour le rôle mais il a été conquis dès que l'acteur s'est mis à chanter : "C’est comme si c’était la première fois que j’entendais cette chanson que pourtant je connaissais et que j'adorais. Il se l’était complètement approprié. Il était à la fois humble avec la chanson des Beatles et s’en était en même temps complètement affranchi. On était loin d’une version karaoké améliorée, il en avait fait quelque chose de très personnel, comme si la chanson était de lui". Il s'agit de son premier rôle au cinéma.
Le célèbre artiste qui prend Jack sous son aile devait à l'origine être Chris Martin, le chanteur de Coldplay. Après le refus de ce dernier, Richard Curtis s'est tourné vers Ed Sheeran, qu'il considère comme le fils qu'il n'a jamais eu : "Jeune j’étais roux, comme lui, et je me suis suis largement inspiré de ce qui lui est arrivé, dans la mesure où il vient du Suffolk, fiancé à une fille avec qui il était à l’école. [...] on se connaît depuis tellement longtemps ! Un soir où nous dînions dans le Suffolk, Ed nous a rejoint et c’est Danny Boyle qui a suggéré qu’il devrait interpréter la célébrité qui déniche la perle rare et le coache sur les marches du succès".
S'il a déjà fait des apparitions dans Bridget Jones Baby et Game of Thrones, il s'agit de son premier vrai rôle au cinéma. L'équipe en a profité pour lui demander d'écrire une ballade romantique pour le film mais celle-ci, intitulée How Would You Feel, a tellement plu à son label qu'elle a fini sur son album. Deux ans plus tard, pendant le tournage du film, il écrit une nouvelle chanson mais la production lui préfère One, un des titres de l'album X sorti en 2004.
L'animateur et présentateur James Corden, connu pour Carpool Karaoké, est un ami de Danny Boyle. Il avait déjà joué dans des films écrits par Richard Curtis mais avait été coupé au montage. Curtis avait prévenu Danny Boyle : "il faut à tout prix que tu le gardes au montage, sinon il ne m’adressera plus jamais la parole !" La production n'a pas eu besoin de construire un décor puisqu'elle a tourné sur le plateau de son émission à Los Angeles.
Danny Boyle et Richard Curtis ont évidemment reçu l'aval des membres des Beatles et de leurs héritiers pour pouvoir utiliser leurs chansons dans le film. Il leur a été difficile de faire un choix parmi tout le répertoire du groupe. Voici la liste complète des morceaux utilisés :
-Yesterday
-In My Life
-Back Into The USSR
-The Long and Winding Road
-Penny Lane
-Eleanor Rigby
-Strawberry Fields For Ever
-Here Comes The Sun
-While My Guitar Gently Wheeps
-Hey Jude
-All You Need Is Love
-Help
Le compositeur Daniel Pemberton s'est associé à Adem Ilhan, auteur-compositeur bassiste du groupe Fridge et membre du duo Silver Columns, pour redonner vie aux morceaux mythiques des Beatles. Il leur a fallu également créer l'univers musical de Jack et lui écrire des chansons bien moins bonnes que celles des Beatles.
Danny Boyle a tenu a enregistrer les chansons en live et non en studio car il voulait garder l'énergie de la performance et ne pas basculer dans une sorte de karaoké géant. La prise de sons a été assurée par Simon Hayes, récompensé par un Oscar pour Les Misérables.
Himesh Patel jouait de la guitaire depuis 10 ans mais pour son simple plaisir. Il a dû répéter pendant des mois pour être capable de jouer devant des foules entières avec l'aide de Daniel Pemberton et Adem Ilhan. Ce dernier raconte : "en fait ça a été assez facile car Himesh avait un bon potentiel de base, sa voix est claire, forte, il sait jouer de la guitare… il ne restait plus qu’à affiner le tout et lui donner des réflexes de professionnel. Mais l’essentiel était là. Il y a une grande différence entre chanter un morceau et se produire en concert, surtout sur un tournage où on doit le faire plusieurs fois de suite. Il faut que la voix suive, et être capable de jouer en même temps que chanter et se déplacer sur scène". Il fallait cependant veiller à ne pas le rendre trop professionnel car cela ne collait pas avec son personnage.
Une grande partie du film se situe dans le Suffolk. Ce n'est pas la première fois que Richard Curtis situe une de ses histoires dans ce comté de l'Est de l'Angleterre mais c'est la première fois qu'il arrive à y tourner réellement : "C’est un endroit que nous connaissions tous bien. J’écris depuis une chambre qui donne sur la crique, la plage et la mer. Beaucoup de choses sont inspirées d’Ed Sheeran qui est également du coin. Tous les deux nous adorons cet endroit, les noms, les accents…"
Le film ne pouvait pas faire l'impasse sur Liverpool, la ville des Beatles. Le tournage y a été compliqué car il a fallu y effacer numériquement toutes les références faites au groupe. L'équipe s'est aussi déplacée à Wembley, au Latitude Festival et à Los Angeles.
Ana De Armas joue dans le film le personnage de Roxanne, une jeune femme qui s'interpose entre Jack et Ellie. On l'aperçoit même dans certaines bandes-annonces anglo-saxonnes et pourtant, aucune trace d'elle dans le film puisqu'elle a été coupée du montage final.
Danny Boyle revient sur cette coupe qui a été un véritable crève-coeur : "Elle y était brillante, vraiment radieuse. Et c'est justement ça qui a causé problème... [...] Ana De Armas devenait un obstacle à la relation entre Ellie et Jack lorsqu'il arrivait à Los Angeles pour la première fois. Les spectateurs n'auraient pas apprécié qu'il s'égare un instant, comme s'il n'aimait pas vraiment Ellie, qu'il ne la méritait pas".