Le casting de Walkyrie compte parmi ses membres Bill Nighy, Tom Hollander et Kevin McNally, qui ont déjà joué ensemble dans les épisodes 2 et 3 de la saga Pirates des Caraïbes.
... mais pour Bryan Singer, il fallait que les vêtements soient le plus authentiques possible, tout en restant visuellement attrayants. C'est pourquoi il a choisi de faire appel à la costumière Joanna Johnston, qui s'est fait connaître pour son travail sur Il faut sauver le soldat Ryan.
Le plus gros défi de la chef décoratrice Lilly Kilvert a été de reoonstituer la cadre de l'Allemagne nazie à Berlin, ville entièrement reconstruite après-guerre, en raison des bombardements massifs qu'elle a essuyés, et du fait que les Allemands ont bien pris soin qu'aucun vestige de cette sombre époque ne subsiste.
Le tournage de Walkyrie s'est déroulé en Allemagne, et plus précisément au Bendlerblock, le QG militaire où l'opération a été élaborée avant d'échouer.
Bryan Singer et son chef opérateur, Newton Thomas Sigel, font évoluer leur travail de prises de vues entre la première et la deuxième partie du film : pendant la préparation de l'attentat, les deux hommes ont utilisé des grues et des dollys, pour obtenir des plans plus classiques; puis, lorsque la tension monte d'un cran, ils ont tourné caméra à l'épaule, mais en donnant l'impression que celle-ci est montée sur un chariot.
Afin de s'écarter au maximum de la représentation habituelle des films situés pendant la Seconde Guerre Mondiale, Bryan Singer a envisagé une atmosphère qui évoque la beauté ténébreuse des grands classiques des années 40, tout en correspondant au rythme d'un thriller contemporain.
Blessé en Afrique du Nord, Claus von Stauffenberg a perdu l'usage d'un oeil, ce qui a contraint Tom Cruise a jouer avec un bandeau : "C'était très éprouvant", admet le comédien. "Au départ, cela m'a déséquilibré, et je me suis mis à sa place, en imaginant tout ce qu'il a dû endurer au quotidien. C'était aussi difficile pour moi, en tant qu'acteur, de m'exprimer avec le visage à moitié couvert."
Malgré les recherches qu'il a effectuées, Christopher McQuarrie et Nathan Alexander n'ont pas réussi à faire la lumière sur toute la personnalité de Claus von Stauffenberg : "Il restera une figure énigmatique. Au fil des années, il a souvent été considéré comme un bouc émissaire, mais je pense qu'on doit surtout retenir ses actes et les risques qu'il a pris", déclare Christopher McQuarrie.
Malgré sa volonté de coller au plus près des faits, Bryan Singer a tenu à ce que les comédiens principaux (anglophones pour la très grande majorité d'entre eux) gardent leurs accents d'origine : "(...) je me suis dit que cela aurait plus de force de les laisser garder leur accent natal", raconte le réalisateur. "Quand le film commence, nous sommes dans l'Allemagne du milieu des années 40 et ce qui nous plonge dans cet univers, ce sont les personnages – ces soldats fiers qui s'aperçoivent que leur dirigeant est un monstre dont il faut se débarrasser. Notre priorité était de mettre en avant la dimension humaine de ces personnages."
Afin de mieux cerner le personnage de Claus von Stauffenberg, Bryan Singer a recontré plusieurs membres de sa famille, ainsi que le garde du corps d'Hitler, sans doute la dernière personne à avoir quitté le bunker avant le suicide de ce dernier.
A tous ceux qui pensent que Walkyrie marque une rupture chez Bryan Singer, Gilbert Adler (producteur de ce film et de Superman Returns) apporte la précision suivante : "Stauffenberg incarne, d'une certaine manière, ce que nous [Bryan Singer et lui-même] recherchons chez les super héros de fiction : un type ordinaire poussé à entreprendre des actes extraordinaires. Certes, ce n'était qu'un être humain, pétri de défauts, mais je crois que Bryan nous montre que le courage hors du commun de Stauffenberg reposait sur des éléments concrets : son patriotisme, sa loyauté envers sa famille et surtout son sens de la justice."
L'Opération Walkyrie était à l'origine un plan national d'urgence élaboré par Hitler lui-même pour protéger l'intégrité du gouvernement en cas d'émeute ou de tentative d'assassinat du Führer. Il s'agissait de faire appel aux réservistes pour qu'ils prennent le contrôle des infrastructures-clés de l'Etat jusqu'à ce que l'ordre soit rétabli. Les conspirateurs menés par Stauffenberg ont donc tenté de retourner cette stratégie à leur avantage. En modifiant secrètement ce plan minutieux, la résistance espérait pouvoir assassiner Hitler et reprendre le pouvoir aux nazis, avant de mettre en place leur propre gouvernement. "Nous voulions montrer que l'assassinat d'Adolf Hitler n'était pas suffisant puisque cela n'entraînerait pas nécessairement la chute du régime nazi", précise Christopher McQuarrie. "Les résistants devaient donc trouver un moyen de renverser le régime. Stauffenberg et ses complices ont utilisé l'Opération Walkyrie pour faire croire que le cercle intime d'Hitler avait tué le Führer et tenté de prendre le pouvoir. En s'imposant comme le gouvernement légitime, la résistance ne tarderait pas à mobiliser les réservistes pour arrêter les proches d'Hitler et s'emparer du pouvoir."
Pour venir à bout du script de Walkyrie, les deux coscénaristes, Christopher McQuarrie et Nathan Alexander ont mis au point un dispositif original : le second se chargeait d'abord d'établir un séquencier très détaillé en ne tenant compte que de la chronologie historique, avant que le premier ne retravaille les scènes sous l'angle de la dramaturgie, jusqu'à ce que les deux hommes trouvent le bon équilibre.
C'est au cours de l'hiver 2002 que Christopher McQuarrie a eu l'idée de consacrer un film à cet épisode de la Seconde Guerre Mondiale : alors qu'il était à Berlin, pour préparer un tout autre projet, celui-ci a découvert la Stauffenbergstrasse (nommé ainsi en hommage à Claus von Stauffenberg) et le Bendlerblock, où un monument a été édifié à la mémoire de la résistance allemande. "Bien entendu, j'ai voulu en savoir plus", raconte McQuarrie. "C'était une histoire complexe et fascinante dont la plupart des gens, à l'exception des Allemands, n'avaient jamais entendu parler. On a compris que tous les Allemands n'avaient pas soutenu Hitler et qu'il y avait toutes sortes de résistants, y compris au sein de l'armée, et que certains avaient osé dire non. Plus je me documentais, plus j'avais la certitude que cela ferait un excellent film."
Walkyrie est inspiré de l'histoire vraie de l'attentat manqué contre Adolf Hitler en juillet 1944.
Le scénariste et réalisateur Christopher McQuarrie retrouve ici Bryan Singer, pour qui il avait écrit le script d'Usual Suspects.
Monteur et compositeur de la musique de Walkyrie, John Ottman a composé celle de tous les films de Bryan Singer, à l'exception d'X-Men.
Valkyrie est le septième long métrage réalisé par Bryan Singer, qui s'attaque pour la première fois de sa carrière à une histoire vraie.
Au début du tournage, à Berlin, de Walkyrie, une vaste polémique a été déclenchée autour du choix de Tom Cruise pour jouer le rôle d'un héros de la résistance allemande, le colonel Claus von Stauffenberg. Tom Cruise, scientologue réputé, était alors vivement attaqué pour son attachement à une "religion" généralement considérée comme sectaire. Le propre fils du Colonel déclarait lui-même à la presse "Il m'est désagréable qu'un scientologue notoire joue le rôle de mon père". A l'origine de la polémique, le ministère allemand de la défense avait refusé d'accorder une autorisation de tournage à la production du film pour une scène prévue dans le Bendlerblock, l'ancien quartier-général de l'armée nazie à Berlin. Les croyances de Tom Cruise étaient alors déjà mises en cause. Le président du Mémorial où devait être tourné le film, Peter Steinbach, a lui aussi pris position contre l'acteur estimant que Tom Cruise risquait "de créer un lien contradictoire dans l'esprit du public, d'un côté il y a le courage civique d'une homme qui s'est engagé contre le totalitarisme et de l'autre une quasi-opération scientologue".En revanche, Le Comte Caspar Schenk Von Stauffenberg, petit-fils du héros du Colonel, ne s'estimait pas choqué par la participation de Tom Cruise à Walkyrie.
Suite a un incident technique, les négatifs correspondant à quelques scènes clées du film ont été endommagées. En conséquence, Bryan Singer et toute l'équipe du film ont du refilmer les scènes en question. Il ne s'agissait d'ailleurs pas des moindres puisque ce sont les fameux plans tournés au Bendlerblock qui ont été perdus. Objet d'une polémique en amont du tournage, les autorisations de tournage dans ce haut lieu historique de la dictature Nazie ont donc du être reformulées...
Le Comte Caspar Schenk Von Stauffenberg, petit-fils du Colonel Claus Von Stauffenberg, le héros - interprêté par Tom Cruise - dont le film dessine le parcours, fait une apparition en forme de clin d'oeil dans Walkyrie. Il joue le rôle d'un officier d'ordonnance.
Pendant le tournage, en août 2007, de Walkyrie, onze figurants ont été blessés dans un accident assez peu banal. Ces figurants, habillés en soldats allemands de la seconde guerre mondiale, se trouvaient dans un camion militaire de l'époque lorsque, dans un virage, les portes de l'un des côtés du véhicule se sont ouvertes. Précipités dans le vide, ils ont néanmoins été immédiatement secourus et aucun dommage sérieux n'a été à déplorer.