Le réalisateur espère "qu’en plus d’être un film d’action sensationnel plein de divertissement, d’humour et d’émotion, Alex, le destin d'un roi fera aussi passer un message aux enfants ; un message qui explique la valeur de ces idéaux anciens et qui suggère qu’ils seraient tout à fait pertinents dans notre mode de vie actuel".
C'est la découverte enfant d'Excalibur et d'E.T. qui a fait naître chez Joe Cornish l'idée d'Alex, le destin d'un roi : "Pendant toute mon adolescence, je griffonnais des petits dessins d’Excalibur sortant d’une baignoire sur mes livres d’école. J’aimais l’idée d’installer ce mythe très ancien dans un environnement moderne familier. Depuis, l’idée n’a jamais cessé de grandir".
Selon Joe Cornish, les mythes et légendes permettent de répondre aux besoins d'une époque. Il est donc important que chaque génération s'approprie les légendes en les réécrivant. Avec Alex, le destin d'un roi, le réalisateur voulait livrer une version moderne du mythe arthurien : "je me suis dit une seule chose : j’avais le droit de prendre ce que je voulais de la mythologie existante et de l’utiliser comme je le souhaitais – parce que c’est ce qu’a fait Thomas Malory (l’auteur et le compilateur du premier roman arthurien moderne), ce qu’ont fait les poètes français et tous ceux qui se sont penchés sur la légende arthurienne par la suite. C’est une légende faite pour que nous puissions tous en donner notre propre interprétation".
Le personnage d'Alex est interprété par Louis Serkis, fils d'Andy. Il a été choisi par casting, parmi un grand nombre d'enfants. Le réalisateur se souvient : "lorsque Louis Ashbourne Serkis s’est présenté, tout le monde a été époustouflé par son souci du détail, son caractère et son naturel dans le jeu. Louis est vraiment cool. Il ne fait pas étalage de son talent, mais quand vous criez « Action ! », quelque chose de magique se passe. Déjà à la première audition, il avait l’air très calme et détaché, mais dès que la caméra a été lancée, il était dans le rôle".
Le personnage de Bedders, le meilleur ami d’Alex, s’inspire de Sir Bedivere, l’un des chevaliers les plus loyaux du roi Arthur. Il est incarné par Dean Chaumoo, qui n’avait aucune expérience d’acteur et a été choisi après avoir présenté aux auditions un monologue tiré de Stand By Me. Les personnages de Lance et Kaye sont quant à eux inspirés par les légendaires Sir Lancelot et Sir Kay (ou Keu).
Personnage emblématique de la culture populaire, le magicien Merlin vit à rebours dans le temps. Le réalisateur Joe Cornish a pris cette caractéristique au pied de la lettre : plus il vieillit, plus il est jeune physiquement. Il a ainsi fallu deux acteurs pour l'incarner. Sir Patrick Stewart est apparu comme une évidence, d'autant plus qu'il jouait Sir Léodagan dans Excalibur de John Boorman : "J’ai donc trouvé que c’était génial que la boucle soit bouclée" explique le réalisateur. Le comédien était emballé par le scénario : "j’ai tout de suite été intrigué par l’idée de transférer ce qui est généralement considéré comme une oeuvre médiévale dans notre monde moderne, et de transformer les grands héros légendaires des histoires arthuriennes en enfants à qui le jeune Merlin confie la tâche de prendre le pouvoir et de défier les forces du mal qui menacent de détruire le Royaume-Uni".
Angus Imrie, qui joue la version jeune de Merlin, et Stewart se sont rencontrés en amont du tournage pour réciter à l'unisson un passage de Shakespeare et essayer d'imiter la voix de l'autre.
Avant le début du tournage, Angus Imrie a effectué la marche d’une trentaine de kilomètres entre Bodmin Moor et Tintagel que les jeunes chevaliers entreprennent dans le film. Il a campé seul sur la lande pendant la nuit afin de partir dès le lever du soleil. Il a marché toute la journée sans consulter de carte et est finalement arrivé à Tintagel, où il a découvert la grotte de Merlin et s’est baigné dans la mer.
Simon Pegg, qui a travaillé avec Rebecca Ferguson sur deux Mission Impossible, a suggéré son nom à Joe Cornish pour le rôle de Morgana. L'actrice et le réalisateur se sont rencontrés dans un café et ce dernier lui a lu l'intégralité du scénario pendant une heure et demie, jouant tous les personnages. La comédienne a accepté de faire le film sur-le-champ, emballée par l'enthousiasme du metteur en scène.
L’apparence de Morgane lorsqu’elle est emprisonnée sous terre est un mélange entre prothèses et effets spéciaux. Lorsqu'elle sort de terre, les racines et les plantes qui l'entourent s'enroulent autour d'elle et forment une robe. La chef costumière Jany Temime a brodé de la tulle puis de vrais tronçons de racines au costume pour qu'il soit plus réaliste. Rebecca Ferguson devait subir quotidiennement trois heures de maquillage pour les besoins du rôle.
Le tournage du film a duré 17 semaines. Il s’est déroulé aux studios Leavesden, dans les Cornouailles, le Somerset, le Surrey et à Londres durant l’hiver 2017-2018.
De nombreux lieux historiques ont servi lors du tournage : Bodmin Moor, le village de Minions, les cercles de pierre des Hurlers, le lac Dozmary ainsi que le château et la ville de Tintagel dans le comté de Cornouailles. L’Ark Academy de Putney a servi de décor pour le collège privé Dungate. D'autres éléments ont quant à eux été construits dans l’enceinte des studios Leavesden, dans la banlieue de Londres, notamment le monde souterrain de Morgane conçu en bois et recouvert de plâtre décoré. Marcus Rowland, le chef décorateur, explique : "Nous avons imaginé que la grotte avait était creusée par de la lave, et c’est la raison pour laquelle elle a un aspect si fluide. Nous y avons ajouté tout un réseau de petits ruisseaux qui coulent dans tous les sens pour montrer son activité permanente et le danger qui en découle".