Toujours réalisé par Laurent Tirard, Les vacances du Petit Nicolas fait suite au premier volet des aventures du petit farceur imaginé par Sempé et Goscinny, sorti en 2009.
A l’origine, Bernadette Lafont devait jouer le rôle de la grand-mère du petit Nicolas. Michel Duchaussoy, quant à lui, était censé retrouver le costume du directeur de l'école. Les acteurs, malheureusement décédés, ont été remplacés par Dominique Lavanant et Francis Perrin.
Aujourd’hui âgé de 15 ans, Maxime Godart, qui jouait le Petit Nicolas dans le volet précédent, n’était plus à même d'incarner le personnage. Il a donc cédé sa place à Mathéo Boisselier, dont l’âge et les mensurations correspondaient au rôle. Parmi les 800 futurs comédiens présents au casting, c'est ce jeune acteur qui a été retenu. Il s'agit là de son premier rôle au cinéma.
Ce nouvel opus a été tourné en Vendée, sur l'Île de Noirmoutier, et c'est essentiellement la plage des Dames qui a servi de décors "Quand est venu le temps des repérages, nous savions qu’il faudrait trouver un lieu sur la côte Atlantique et avons envoyé des repéreurs voir toutes les plages, de la Normandie au Pays Basque. Très vite, une photo nous a frappé… c’était la plage des Dames ! Elle était charmante. Avec sa taille, sa forme en croissant de lune, le petit hôtel qui la surplombait et la forêt qui la borde, elle avait un côté idéal proche de l’univers du Petit Nicolas. C’était une évidence pour nous de tourner là-bas", précise le réalisateur. Par ailleurs, la production du film a offert à la mairie plusieurs objets (jouets, costumes…) ayant été utilisés sur le tournage.
Après Le Petit Nicolas en 2009 et Asterix et Obélix: au service de sa majesté en 2012, c’est la troisième fois que Laurent Tirard confie les rênes de la photographie de l'un de ses films à Denis Rouden.
Avec Les vacances du Petit Nicolas, Laurent Tirard renouvelle sa collaboration avec l'acteur Luca Zingaretti. Auparavant, il l'avait dirigé dans Astérix et Obélix : au service de sa majesté. Le réalisateur confie avoir écrit le rôle du producteur italien spécialement pour le comédien.
Anne Goscinny, la fille du créateur du Petit Nicolas, a suivi de près l'écriture du scénario de ce nouvel épisode, soucieuse de l'héritage de son père, René Goscinny. Elle affirme néanmoins ne pas avoir été sur le qui-vive, faisant entièrement confiance aux scénaristes, qui selon ses dires, font un travail « brillant, carré, juste, et en plus très drôle ».
Laurent Tirard explique s'être inspiré de films comme Les Vacances de Monsieur Hulot ou L'Hôtel de la plage pour recréer l'esprit de vacances évoqué dans Les vacances du Petit Nicolas : "En abordant l’aspect des vacances, j’ai repensé aux films de mon enfance comme Les vacances de Monsieur Hulot ou Hôtel de la plage, et je me suis dit que cette thématique nous permettrait de basculer dans un décor différent et d’évoquer l’insouciance des vacances de ces années 50 et 60."