Jean-François Richet avait déjà lu les mémoires de François Vidocq et vu la série avec Claude Brasseur, Les Nouvelles Aventures de Vidocq (1971). Le metteur en scène explique : "En tant que passionné d’histoire - en particulier la période qui va de la révolution à l’Empire - je connaissais aussi le contexte. Vidocq naît sous la monarchie de Louis XVI et meurt sous le Second Empire, il traverse la Révolution française où il combattra à Valmy et à Jemapes, puis le Directoire, le Consulat et le Ier Empire, la Restauration, Louis-Philippe et la deuxième République, ces époques sont des promesses de vie mouvementée."
Après les deux films consacrés à Mesrine, Mesrine : L'Instinct de mort et Mesrine : L'Ennemi public n°1 (2008), et la comédie Un moment d'égarement (2015), Vincent Cassel retrouve le réalisateur Jean-François Richet pour L'Empereur de Paris. En 2011, les deux hommes avaient en commun un autre projet de film historique, mais qui n'a pas abouti : un biopic en deux parties s'intéressant au Général La Fayette.
Au cinéma, le personnage de Eugène-François Vidocq a été porté plusieurs fois porté à l'écran, comme par exemple dans le film muet Vidocq (1911) de Gérard Bourgeois, Vidocq (1939) de Jacques Daroy, Scandale à Paris (1946) de Douglas Sirk, Le Cavalier de Croix-Mort (1947) de Lucien Ganier-Raymond, Le Comte de Monte-Cristo (1961) de Claude Autant-Lara et bien sûr Vidocq (2001) de Pitof.
"C’est un homme qui dit non. En prenant son destin en main, il dit non au déterminisme social. J’aime qu’un personnage soit confronté à une situation où nécessité fait loi. Mais l’action ne m’intéresse que si elle le transforme. Vidocq est en fuite, cherche à se libérer. Très vite se pose la question du prix à payer. Pour obtenir sa lettre de grâce il a entrepris d’aider la police. Il réalise que son efficacité risque de l’enfermer dans ce rôle. Ce qui revient à quitter une prison pour une autre."
Tout au long du processus de création de L'Empereur de Paris, Jean-François Richet avait pour influences majeures l'univers et les personnages des livres écrits par Alexandre Dumas, ainsi que certains romans populaires du début du XXème siècle, comme ceux de Maurice Landay.
Jean-François Richet et son équipe avaient le choix de tourner à Prague, une ville dont certaines rues ressemblent aux rues parisiennes et intéressante en terme de coût. Mais le réalisateur, appuyé par les producteurs Eric et Nicolas Altmayer, ne voulait pas tourner dans cette ville. Il a donc finalement posé ses caméras en Ile-de-France :
"Je suis redevable de mon pays, je suis un enfant de la République. Chaque fois que je pourrai défendre l’exception française, je le ferai. D’autant qu’on a d’excellents artisans. Les producteurs étaient sur la même ligne. Beaucoup auraient dit : « Il y a ce qu’il faut à Prague. On y va. » Éric et Nicolas Altmayer ont dit non. Des producteurs qui vous laissent la possibilité de rêver… C’est rare. Restait à faire en sorte de maîtriser le budget. Les remaniements du scénario sont une nécessité, avec Éric Besnard on a retravaillé, une quinzaine de versions afin que notre rêve soit réalisable sans aucune concession artistique."
Ce n'est pas la première fois que Vincent Cassel se glisse dans la peau d'un célèbre personnage historique. Il avait ainsi joué l'artiste Paul Gauguin (Gauguin - Voyage de Tahiti, 2017), le médecin autrichien Otto Gross (A Dangerous Method, 2011), le célèbre gangster français Jacques Mesrine (Mesrine : L'Instinct de mort et Mesrine : L'Ennemi public n°1) ainsi que le chevalier, seigneur et tueur en série Gilles de Rais (Jeanne d'Arc, 1999).
Au sujet des scènes de combat, Jean-François Richet, Vincent Cassel et les chorégraphes ont dû trouver un style inédit, non identifiable et inventer une nouvelle grammaire avec de nouveaux mouvements. Le comédien se rappelle : "On a vu tellement de films avec des protagonistes qui se battent… Il nous semblait impératif de rafraîchir le genre. En effectuant des recherches, j’ai découvert le Systema, un art martial Russe dont la particularité est d’être peu démonstratif, mais efficace, et surtout… jamais vu au cinéma. Pour le reste, apprendre de nouveaux mouvements, c’est plus exaltant que compliqué. Il faut simplement faire en sorte que ça marche le jour J sur le plateau."