Frédéric Schoendoerffer a voulu faire ce film pour deux raisons : d'abord parce qu'il a été impressionné par l'organisation du go fast, technique pensée dans des banlieues françaises par de jeunes gens le plus souvent issus de l’immigration n'ayant pas suivi de longues études. Ensuite parce qu'il voulait faire un film en huis clos dans des voitures en filmant caméra embarquée pendant les 12 heures que dure le "go fast" (temps qu'il faut aux trafiquants pour remonter la drogue du sud de l'Espagne jusqu'à Paris). Le metteur en scène a cherché à raconter cela de l'intérieur, pour rendre compte de ce phénomène de la manière la plus réaliste possible.
Frédéric Schoendoerffer retrouve Benoît Magimel dans Le Convoi. Le metteur en scène avait déjà collaboré avec le comédien dans le film de gangsters Truands, dans lequel le second campait l'homme de main froid et "professionnel" du personnage de chef mafieux joué par Philippe Caubère. Pour ces retrouvailles, les deux hommes restent dans le registre de la thématique du gangstérisme.
C'est presque la première fois que la comédienne Reem Kherici joue dans un film appartenant à un autre genre que la comédie. Elle s'était ainsi affichée dans Paris à tout prix, Bienvenue à bord, Fatal, Neuilly sa mère ! et OSS 117 : Rio ne répond plus. "Presque" car elle a joué dans le film d'action Colombiana porté par l'athlétique Zoe Saldana.
Benoît Magimel est un acteur habitué aux films plus ou moins lié à la thématique du gangstérisme puisqu'il était à l'affiche de Nid de guêpes, Truands, Mon pote, L'Avocat ou encore La French. Ici, il incarne un trafiquant chargé de transporter une importante cargaison de drogue.
Le film se centre plus précisément sur l'univers des « go-fast », ces transports de drogue roulant à très grande vitesse. D'autres films français s'étaient déjà centrés sur cette thématique, comme Go Fast porté par Roschdy Zem qui joue un policier chargé d'infiltrer ce dangereux milieux. De manière moins centrale mais tout de même, le « go-fast » était aussi abordé dans le récent Sous X de et avec Jean-Michel Correia, qui avait été second assistant réalisateur sur Un prophète, film carcéral culte où là aussi il y a une légère représentation de ce transport de drogue.
Le film a été tourné en Isère à 80%, pas par choix esthétique mais parce que c’est là qu’APRR (Autoroutes Paris-Rhin-Rhône) a loué à l'équipe les autoroutes. Le tournage a d'ailleurs donné lieu à des perturbations sur les réseaux routiers français, puisqu'il a nécessité des coupures momentanées du trafic sur les autoroutes A49, A48, A51 et sur certaines routes départementales de l'agglomération grenobloise.
Le film est produit par Eric Névé, qui est ainsi associé pour la cinquième fois à un film de Frédéric Schoendoerffer après Scènes de crimes, Agents secrets, Truands et Switch.
Hormis Benoît Magimel, les autres acteurs du film ne sont pas vraiment connus du grand public. Il s'agit d'une volonté de Frédéric Schoendoerffer pour accentuer l'effet de surprise et le réalisme du film. "Nous avons fait un casting très large. J’ai dû voir 120 jeunes pour en choisir six. On a vu des non professionnels, des débutants, aussi bien que des acteurs sortant du Conservatoire et d’autres ayant déjà un peu tourné", se souvient le cinéaste.
Frédéric Schoendoerffer a commencé par discuter avec des policiers qui arrêtaient les participants de go fast mais ce qu'ils lui racontaient ne l'intéressait pas par rapport au fait de vouloir angler le film de l'intérieur. C'est alors qu'il a pu rencontrer un homme de 30 ans, Yacine, qui vient de Creil et a fait une vingtaine de go fast et six ans de prison... Le réalisateur explique :
"Ce qui m’a frappé, c’est son intelligence, sa vivacité d’esprit, sa drôlerie… Ce qui a été important, c’est qu’il m’a raconté comment ils s’organisent, comment ils se parlent, quelles sont leurs préoccupations, quels sont leurs rêves. (...) Il est l’une des pierres fondatrices de cette histoire et je lui en serai toujours reconnaissant. Il a été présent à toutes les étapes, avant et pendant l’écriture du scénario, sur le tournage, au moment du montage. Sur le plateau, il était là pour conseiller les acteurs s’ils avaient des doutes ou des interrogations sur tel comportement, tel dialogue ou telle situation."
L'ancien pilote Jean-Claude Lagniez (qui a par ailleurs trouvé les voitures du film en double exemplaire pour pouvoir les casser) a servi de conseiller quant au fait qu'un acteur soit capable ou non de rouler tout en jouant la comédie.
Pour des raisons de budget, le tournage du Convoi a été décalé deux fois, il y a donc eu trois préparations. Le tournage a duré 38 jours.
L’accident de la Guardia et la fusillade ont été les deux scènes les plus délicates à tourner. Mais plus globalement, ce qui inquiétait le plus Frédéric Schoendoerffer était de répondre à la problématique suivante : comment faire en sorte que l'action du film, qui se déroule constamment à bord de voitures, puisse être prenante ? Il explique : "J’en suis arrivé à me dire qu’il n’y avait pas d’autres solutions que de tourner par axes, ce que je n’avais jamais fait. On décidait par exemple de mettre la caméra sur la portière droite de la voiture, on filmait le passager et le conducteur à travers la vitre, on partait sur des boucles de route de 30, 40 km et… on tournait cinq scènes ! Puis on faisait pareil avec la caméra sur la portière gauche, puis sur le capot, puis avec la caméra embarquée dans la voiture…"
"C’est le personnage le plus mystérieux de la bande. Le plus romanesque aussi. Comme s’il s’était nourri lui-même de la mythologie du cinéma. Un héros solitaire qu’on a écrit spécialement pour Benoît."
Le très actif chef cascadeur Alain Figlarz a réglé toutes les cascades physiques du Convoi. Il a également un rôle dans le film et connait bien Frédéric Schoendoerffer puisqu'il a collaboré avec lui pour Truands, MR 73 et Switch.
Frédéric Schoendoerffer collabore pour la première fois avec le compositeur Thibault Quillet. Le réalisateur raconte comment ils se sont rencontrés : "Un soir, j’entends un morceau qui me plait vraiment et je lui demande les références du CD pour l’acheter. « C’est moi qui l’ai composé ! » Et il me dit qu’il est musicien, qu’il a fait le conservatoire et qu’il vend des DVD pour gagner sa vie. Je lui ai demandé de me donner sa musique, j’ai passé le week-end à l’écouter et le lundi matin je suis retourné le voir en lui disant que je lui confierai la musique d’un mes prochains films. Et là, il m’avoue que c’est son désir profond de faire de la musique de film…"
Jean-Claude Lagniez, coordinateur des cascades, se remémore une anecdote amusante sur le tournage : "On roulait sur l’A6 avec la voiture qui était criblée de balles et on a doublé une Mégane de gendarmes qui ont eu l’air très surpris. Ils sont repassés devant nous et nous ont obligés à sortir à Nemours. On leur a expliqué, ils ne savaient pas qu’un film était en tournage, ils nous avaient pris pour des voyous !"