Pour le réalisateur, coécrire le scénario avec son actrice principale était un rêve. Il se souvient : "En 2003, Il est plus facile pour un chameau est l’un des premiers films français que j’ai osé voir sans sous-titres anglais. Je ne connaissais absolument pas le nom de Valeria Bruni Tedeschi, les films dans lesquels elle avait joué n’ayant pas été distribués en Israël. Je suis immédiatement tombé amoureux d’elle ! [...] Jamais je ne pouvais imaginer à ce moment-là qu’un jour j’emmènerai Valeria dans le désert israélien, ça, ça relève de l’imaginaire".
Le réalisateur avait écrit trente ans plus tôt un scénario de 400 pages où un personnage vivant dans le désert kidnappe une actrice française qui vient au festival de cinéma de Jérusalem. "C’était un scénario tout à fait... ridicule et impossible. Quand on a terminé La Dune, j’en ai parlé à ma productrice Yaël, presque comme une blague, mais elle a trouvé que c’était une bonne piste. Comme je l’écoute presque toujours, j’ai raconté cette idée à Valeria qui l’a appréciée également et on a commencé à développer cette histoire." C'est elle qui a proposé l’idée du procès d’un nazi.
Yossi Aviram déclare au sujet du décor de son film : "J’aime profondément le désert depuis ma jeunesse. J’y fais beaucoup de randonnées, j’ai même été guide. J’ai la sensation que le désert remplit l’âme. Je ne peux pas dire exactement pourquoi. Parce qu’il est vide ? Parce qu’il est beau ? Parce qu’on y voit très loin ? Pour moi le désert n’est pas une métaphore, juste un amour profond. Il est... presque sacré."
Le réalisateur a choisi son propre père pour jouer le bourreau dans Il n'y a pas d'ombre dans le désert, qu'il décrit comme "l’acteur le plus mauvais qui existe !" Il ajoute : "Quand on l’a choisi, mon frère m’a tout de suite dit que j’étais complètement pervers. Mais j’ai répondu que c’est tellement loin de la réalité que ce n’est même pas pervers. Mon père l’a pris avec humour, pour lui c’était un cadeau, c’est ma mère qui me l’a dit après le tournage. Pour nous deux. Mon père est médecin, il a aussi dirigé des hôpitaux, un homme sérieux quoi... J’étais content qu’il vienne sur le plateau et il a enfin pu découvrir que le cinéma c’est quand même un métier."
Il n'y a pas d'ombre dans le désert a recours à quelques reprises à l'animation pour les séquences à Turin. Cela n'était pas prévu à l'origine dans le scénario : le réalisateur voulait utiliser des extraits d'anciens films dans lesquels Valeria Bruni-Tedeschi avait joué.
Il raconte : "Mais finalement je n’ai pas retenu cette idée. Puis, un des acteurs qui a lu le scénario m’a dit qu’il fallait peut-être renforcer le sentiment ou l’impression pour le spectateur que la partie qui se déroule à Turin a vraiment eu lieu. J’étais d’accord et j’ai cherché un moyen de le faire... L’idée de l’animation m’a plu, j’ai senti que ça allait marcher, je fonctionne à l’intuition - puis après, j’essaie de comprendre. J’ai eu peur de le suggérer à Yaël Fogiel, ma productrice ! Quand je l’ai fait, elle m’a répondu : « c’est intéressant, mais voyons ça plus tard ». Tout de suite, j’ai commencé à chercher un animateur."