Le film se déroule durant la dynastie Tang (618-907) qui marque une première ère de modernité dans l'Empire du Milieu. Il s'agit d'une période de grande prospérité et de progrès, où la culture connaît un important essor, notamment grâce à la capitale Chang’an (actuelle Xi'an) qui comptait près de deux millions d'habitants, en faisant l'une des plus grandes villes cosmopolites au monde. Si des films ont déjà été tournés sur cette période historique, tels que La Tentation d’un bonze de Clara Law (1993), Les Guerriers de l'empire céleste de He Ping (2003), Le Secret des poignards volants de Zhang Yimou (2004) et La Légende du scorpion noir de Feng Xiaogang (2006), Dectective Dee 2 est le premier d'entre d'eux à ne pas prendre le point de vue des nobles et à servir les moeurs populaires.
La légende du héros Di Renjie a été popularisée dans les pays occidentaux par des romans écrits par le diplomate néerlandais Robert van Gulik qui le renomma de ce fait le juge Dee-Jen Djieh ("juge Ti" chez nous) nom qui devint "Judge Dee" en anglais. Un écrivain français, Frédéric Lenormand a donné une suite à la série sous le nom "Les nouvelles enquêtes du juge Ti" écrite entre 2004 et 2008 et un recueil de nouvelles est sorti en 2006 sous la plume de l'auteur américain d'origine chinoise Zhu Xiaodi.
"Je veux faire de Détective Dee un enquêteur célèbre dans le monde entier. Je veux que chacun sache qu’il était le premier Sherlock Holmes", explique Tsui Hark. Les héros de films d'action légendaires ne sont qu'une poignée en Chine, Wong Fei-Hong, Fong Sai-yuk et Ip Man étant les plus célèbres. Comme Dee, ce sont des personnages ayant réellement existé et qui ont maintes fois été portés sur grand écran. Hark a d'ailleurs participé à la résurrection de Wong Fei-Hong, en réalisant la série des Il était une fois en Chine. La réinvention de Dee par le réalisateur est une première en tant que protagoniste combattant, dans un film d'action.
Détective Dee fut adapté en roman, films et séries dans le monde entier. Des acteurs anglais et américains ont même interprété le célèbre juge dans des séries des années 60 et 70. C'est en 1986 que le héros revient sur grand écran, dans "Blood Stains on the Screen" (Xue jian hua ping en VO), de Zhang Qicang. Le rôle est alors endossé par l'acteur Sun Zhongliang. Il faudra par la suite attendre Tsui Hark et Mark Chao pour de nouveau ressusciter le héros en 2010 dans Détective Dee : Le Mystère de la flamme fantôme.
Le tournage eut lieu sur plus de quarante lieux différents, un nombre inédit pour une production chinoise et un record personnel pour Tsui Hark. Parmi ces décors, on trouve le Temple du Dragon des Mers, le Temple Suprême, le Palais Royal, le Pavillon de la sérénité, l’Île aux chauves-souris, un navire de guerre, la résidence du Médecin impérial et le Pavillon des hirondelles. Les premiers plans furent tournés le 29 juin 2012 au Hengdian World Studios, dans la province chinoise de Zhejiang.
L'acteur coréen Kim Bum interprète dans ce film son premier rôle chinois. Déjà reconnu par le public chinois grâce à ses multiples apparitions dans divers dramas, il a une grande admiration pour le réalisateur Tsui Hark, et accepta de jouer dans son film avant même de savoir quel personnage il allait interpréter. S'il s'agit d'un comédien célèbre en Corée du sud et en Chine, il est encore méconnu en Occident puisqu'il n'a encore joué "que" dans cinq films, en comptant Détective Dee 2, le seul, avec Death Bell (2008), à avoir été distribué en Europe.
Le chef costumier Bruce Yu avait déjà fait très fort avec la panoplie de costumes designés pour Détective Dee : le mystère de la flamme fantôme, pour lequel il avait été récompensé d'un Hong Kong Film Awards. Pour Détective Dee 2, il a dû inventer encore plus de tenues, les informations existant sur la période Tang du film étant rares quant aux vêtements qui étaient alors portés. Certaines recherches archéologiques permirent cependant d'orienter le style général des tenues des personnages, inspirées de poteries, fresques et manuscrits notamment trouvés dans les grottes de Dunhuang. Bruce Yu se servit également de styles contemporains au film, venus du Vietnam, du Japon, d’Europe, d’Amérique centrale et de différentes périodes de l’Histoire chinoise (avant et après la dynastie Tang) afin d'appuyer le cosmopolitisme de la cité de Chang’an.
Yuen Bun, qui était déjà le chorégraphe et le coordinateur des combats de Détective Dee : le mystère de la flamme fantôme, reprend ici du service, avec une difficulté supplémentaire. Cette fois-ci, les quatre éléments (terre, eau, feu, air) sont au centre de la conception des scènes d’action qui ont lieu sur des navires, sous l’eau et même contre la paroi d’une falaise. Pour un plus grand réalisme et une profusion de détails, c'est avec de vraies armes que se battent les personnages du film, dans des décors en durs plutôt que sur fond vert. Tsui Hark fit venir des spécialistes d’Allemagne, de Hong Kong, de Chine et des États-Unis afin de l’aider à tourner les scènes les plus complexes sans encombre.
Détective Dee 2 est le premier film que la société de production Huayi Brothers tourne en 3D stéréoscopique. Ses précédentes productions, Painted Skin et Tai Chi, avaient été converties en 3D en post-production. Tsui Hark refit alors appel au directeur de la photographie qui avait travaillé sur le premier Détective Dee, Choi Sung Fai. Celui-ci se servit notamment d'une des trois caméras existantes pour filmer en stéréoscopie sous l'eau et fut très marqué par l'aspect gargantuesque des lieux de tournages : "Si l’on regardait le plateau de tournage de loin, on voyait d’immenses lumières éclairer la moitié de la montagne entourée d’imposantes grues. On aurait pu penser qu’on construisait une nouvelle ville et non que l’on tournait un film. Mais nous avions besoin de toute cette lumière pour les caméras 3D et d’autant de grues non seulement pour hisser les acteurs, mais aussi les caméras qui sont très lourdes".