Intrigué par le mode de vie des bodybuilders, Roschdy Zem s’est documenté sur le sujet et a rencontré un champion devenu entraîneur, qui l’a initié dans cet univers particulier. C’est au cours d’un championnat auquel il assistait que le réalisateur a eu l’idée de faire un film centré sur cette thématique : "Ce jour-là j’ai pensé qu’il y avait certainement un sujet de film car tout ce qui se passait dans ce lieu était cinématographique et inédit", raconte-t-il.
L’histoire du long métrage s’inspire du documentaire "The Bodybuilder and I", dont les droits ont été achetés par la production. Celle-ci en a ensuite conservé la trame centrée sur un jeune homme qui découvre son père à travers l’univers du bodybuilding.
Antoine de Caunes devait à l'origine tenir le rôle principal du film, en l'occurrence le personnage d'un bodybuilder : "Il y avait un entrainement physique très intense, qui durait depuis 4 mois, avec un régime alimentaire assez hard et puis on s’est rendu compte que ça ne marchait pas, il fallait plus de temps. A moins d’avoir recours à des produits interdits... Et donc le film a été retardé, déplacé. Du coup, quand la nouvelle de ma disponibilité est arrivée aux oreilles -qui sont grandes- de Canal+, ils m’ont sauté dessus pour me proposer de reprendre le Grand Journal...", a-t-il expliqué dans une interview sur France Inter, en juin 2013. Antoine de Caunes ne jouera finalement pas dans le film, et a depuis accepté la proposition de présenter Le Grand Journal de Canal+.
Après le désistement d'Antoine de Caunes, Roschdy Zem est allé au plus simple et a recruté le culturiste jurassien François Yolin Gauvin, triple vice-champion du monde et champion du monde en Grèce en 2008. Le réalisateur l'a découvert dans une compétition vétéran. Il explique : "Belle gueule, physique intéressant : il m’a plu. Après la compétition, je suis allé le voir en coulisses. Le scénario était en cours d’écriture mais j’avais déjà défini mon personnage comme taiseux, austère, et quand on s’est parlé pour la première fois, il m’a envoyé gentiment balader en me disant que le cinéma ne l’intéressait pas. Je me souviens avoir dit à un ami qui m’accompagnait ce jour-là : « Je crois qu’on a trouvé notre acteur ! ». Après cela, Yolin est retourné sur l’île de la Réunion et on s’est revus un an plus tard pour des essais."
Avec son rôle dans Bodybuilder, le sportif Yolin François Gauvin, âgé de 58 ans, a fait ses premières armes sur un plateau de cinéma. Roschdy Zem a engagé un coach pour l’aider à travailler son texte : "Je suis terriblement perfectionniste et un éternel insatisfait, j’ai donc passé beaucoup de temps sur mon texte. Mon objectif premier était de ne pas décevoir Roschdy qui me faisait confiance. La troisième semaine de coaching, Vincent Rottiers est venu me donner la réplique et là j’ai compris que j’avais un partenaire généreux : il m’a aidé à travailler, il m’a guidé. Marina aussi. Tous les acteurs m’ont traité comme si j’étais l’un d’entre eux et je leur en suis très reconnaissant", explique Yolin.
Bodybuilder a été tourné du 23 septembre au 22 novembre 2013 à Lyon (deux semaines) et à Saint-Étienne (six semaines). Roschdy Zem confie avoir posé ses caméras à Saint-Etienne après être entré en contact via Facebook avec le club de bodybuilding Gym and Co à La Talaudière. Le cinéaste a alors rencontré les membres du club et a assisté à leur Grand Prix en 2011.
Avant de réaliser Bodybuilder, Roschdy Zem avait tourné aux côtés de Marina Foïs et Nicolas Duvauchelle dans la romance érotique Happy Few (2010). Quatre ans plus tard, c'est sous la casquette de réalisateur qu'il retrouve les deux acteurs français.
Lorsque Roschdy Zem proposa le rôle à Yolin, celui-ci venait d’être sacré champion du monde 2013, et souhaitait arrêter la compétition. Celle-ci sous-entend un an de régime strict, avec 8 repas par jour et environ 4 heures d’entraînement quotidien. Le sportif a dû maintenir sa forme physique au plus haut 6 mois en plus pour le tournage. Mais, comme il le dit : "Seulement voilà, après les championnats du monde, j’étais épuisé physiquement, alors pendant le tournage, j’ai souffert, j’ai eu quelques blessures. Pourtant, si c’était à refaire, je recommencerais sans hésiter !"
Yolin François Gauvin pense que Roschdy Zem a trouvé la bonne approche pour parler du culturisme. "Roschdy, en s’intéressant au bodybuilding, a réussi à en parler objectivement et il a su mettre en avant la souffrance des entraînements, au travers de la vie d’un bodybuilder", explique-t-il.
Etre entouré de grands sportifs pendant le tournage a motivé l’acteur Vincent Rottiers à reprendre une activité sportive pour se maintenir en forme. Dès la fin du tournage, il s’est inscrit dans une salle de sport !