C'est grâce à Romanzo criminale (2005) que le producteur Fabio Conversi et les deux scénaristes Cédric Melon et Denis Brusseaux ont pensé à Michele Placido pour réaliser ce film. Le réalisateur a fini par accepter la proposition : "Faire tourner un polar d’inspiration très française par un Italien m’a beaucoup honoré, même si l’idée m’a fait peur au départ. Après avoir décortiqué le scénario et su que Daniel Auteuil, Mathieu Kassovitz et Olivier Gourmet seraient de l’aventure, je me suis senti plus serein", assure-t-il.
Avant de devenir réalisateur, Michele Placido a travaillé en tant que policier, ce qui lui a permis d'avoir une vision assez particulière du sujet de son film, et durant le tournage.
Tout au long de sa carrière, Daniel Auteuil a joué de nombreux rôles dans des films policiers tels que L'Indic, Les Voleurs, 36 Quai des Orfèvres et bien d'autres. Il se retrouve ainsi avec Le Guetteur dans un univers qu'il maîtrise depuis ses débuts : "J’ai beau avoir pas mal de films à mon actif, dont des polars, le plaisir est resté heureusement intact (...) Je suis heureux chaque fois que l’on m’offre la chance de pouvoir évoluer, de trouver encore un rôle à ma portée et qui correspond à mon âge. Par exemple, je cours moins qu’auparavant mais je vise toujours aussi bien", confie l'acteur.
Pendant le tournage, Michele Placido s'est mis à jouer lui-même les différents rôles devant les acteurs pour leur montrer sa propre lecture des personnages : "Au départ, il jouait Franck avec de grandes respirations, des gestes exagérés. J’étais un peu interloqué, puis j’ai compris que c’était pour bien se faire comprendre et non pas pour que je me calque sur lui !", partage l'acteur Olivier Gourmet.
Pour Le Guetteur, Michele Placido a cité plusieurs références cinématographiques et littéraires qui l'ont influencé dans son travail, dont François Truffaut, Jean-Pierre Melville, Jacques Becker, Jean Gabin, William Shakespeare, le film Heat (1995) de Michael Mann ou encore Dostoievski. Pour montrer l'impact de ces influences sur son film, le réalisateur s'est penché sur l'exemple de Shakespeare et a dit : "(...) je voulais confronter ceux qui, à première vue, sont les "bons" et les "méchants", et questionner le spectateur sur celui qu’il estime être le véritable coupable. C’est une réflexion, comme l’aurait eue Shakespeare, sur le Bien et le Mal."
À propos du tournage qui a eu lieu à Paris, Daniel Auteuil a relevé ce qu'il a appelé le "moment de grâce" : " (...) se retrouver au mois d’août dans un Paris déserté avec des gens qui font sauter des explosifs, qui courent sur les toits du Châtelet… C’est l’un des privilèges du cinéma de pouvoir faire abstraction de la réalité et de redevenir des "enfants.""
En tant que réalisateur, Mathieu Kassovitz a relevé la liberté que Michele Placido a prise sur le tournage, une liberté qui lui a permis de rester créatif pendant son travail, lui laissant la possibilité de tout changer à la dernière minute : "Michele travaille essentiellement sur le moment, en s’accordant une liberté de mouvement étonnante. On peut changer la scène de A à Z, la retourner en fonction des propositions, parce que Michele est ouvert à cela. C’est une méthode qui peut être aussi confortable que déstabilisante : tout est question d’observation, d’écoute et de compréhension de ce qui se passe à chaque instant sur le plateau", partage-t-il.
La production française du film a proposé à la chanteuse italienne Violante Placido, qui est aussi la fille du réalisateur, d'interpréter le rôle d'Anna, la femme du gangster.