Mateo Falcone est une adaptation d'une nouvelle de Prosper Mérimée écrite en 1829, publiée sous le nom de Moeurs de la Corse. Eric Vuillard déclare avoir été marqué par cette histoire lorsqu'il était enfant : "J'avais lu cette nouvelle enfant et elle m'avait heurté. Je l'avais trouvée belle en un sens, mais injuste, le point de vue de l'auteur m'avait déplu. C'était Mérimée qui sacrifiait l'enfant sur l'autel de l'honneur. Je n'y croyais pas. Un père ne fait pas ça. C'est à autre chose qu'il obéit, qu'il cède. Je désirais raconter l'histoire du point de vue de l'enfant, la raconter d'une façon très concrète, réaliste, et donc mystérieuse."
Le tournage de Mateo Falcone s'est déroulé dans les Causses se trouvant dans la région du Massif Central. Le film nécessitait que le paysage soit aride et que l'on ne puisse pas situer l'action, de façon à avoir la sensation d'être dans un rêve ou un cauchemar. Cette région étant très ventilée, la lumière y est particulière en raison de la confrontation entre le soleil et les nuages. Eric Vuillard précise à propos des décors : "Il me fallait un paysage altier, muet, dédaigneux des hommes afin que cette histoire terrible de Mérimée devienne autre chose que du folklore."
Le choix de Hugo Lipowski pour interpréter le personnage de l'enfant se fit assez rapidement. Eric Vuillard a été séduit par le naturel et la fragilité provenant du jeune âge de l'acteur. Le réalisateur cherchait un jeune garçon capable de montrer sa "sensualité naissante" liée à l'adolescence et la solitude liée à l'enfance. Hugo Lipowski possédait les deux.
Le réalisateur Eric Vuillard avoue avoir eu l'impression au moment du tournage que deux réalités se chevauchaient : celle qui se déroulait devant ses yeux et celle inscrite sur la pellicule. Une façon pour lui de mettre en avant la nécessité de filmer : "Lorsque je criais "moteur!", j'avais l'impression que soudain le monde existait deux fois, une fois, là, devant moi, tel qu'il est, et une autre fois sur la pellicule. Si bien qu'avant de crier "coupez!", j'éprouvais une sorte de superstition; il fallait attendre le bon moment, sans quoi, par un mouvement rétrospectif, ce qui venait d'être filmé allait être esquinté."
Nous ne pouvons nous empêcher de remarquer certaines similitudes entre Mateo Falcone d'Eric Vuillard et Gerry de Gus van Sant. En effet, les deux oeuvres placent la nature au centre de l'histoire, où elle devient une sorte d'"écran de l'agitation des âmes". De plus, les deux films utilisent les nuages de manière à mettre en avant le temps qui passe.