Lu Celeste et Wu Xiaoliang, qui jouent la sœur et son frère, ne se connaissaient pas avant ce film. En revanche, Xiaoliang et Wang Jiajia (qui interprète la petite amie de Gu Liang) sont amis de longue date. Le réalisateur Liang Ming explique au sujet du casting de Grand frère :
"Néanmoins, ils ont rejoint le projet après que j'ai choisi Lu Celeste pour jouer le le rôle de Gu Xi. Quand j'ai entrepris de rechercher les autres acteurs, j'ai voulu écouter ses suggestions, car je pensais qu'elle devait intuitivement aimer celui qui jouerait le personnage de son frère dans le film. En un coup d'œil, en suivant son instinct. Lu Celeste et moi avons rencontré beaucoup d'acteurs pendant le casting. Après avoir vu Wu Xiaoliang, elle a dit que "ce gars se sent comme mon frère", il a cette "fonctionnalité de frère". Lu Celeste était immédiatement très à l'aise, ils s'entendaient très bien et tout a commencé à se mettre en place parfaitement."
Grand frère a été tourné à Donggang, une ville frontière du nord-est de la Chine, dans la province de Heilongjiang, où populations Han et coréenne cohabitent. En 1999, une soudaine marée noire a provoqué une pollution des eaux au large de Donggang. Les pêcheurs ont dû cesser leur activité et beaucoup ont fait faillite. Cette intrigue sous-jacente est parallèle aux événements qui se déroulent dans le film. Des hommes d'affaires qui s’approprient des zones de pêche et extorquent des "frais de protection" aux pêcheurs locaux.
Liang Ming est né en 1984 à Yichun au nord est de la Chine. Formé au métier d’acteur en 2002 à l’université de communication de Chine à Pékin, il a joué dans plusieurs films primés, dont Nuits d’ivresse printanière de Lou Ye (Cannes 2009 - compétition). Il se tourne ensuite vers la réalisation et travaille comme assistant réalisateur sur Mystery de Lou Ye (2012 - Un Certain Regard, Festival de Cannes). Grand Frère est son premier film en tant que réalisateur. Présenté en avant-première mondiale au 3e Festival international du film de Pingyao en 2019, le film a remporté à la fois le prix Fei Mu du meilleur réalisateur et le prix Roberto Rossellini - prix du jury (compétition internationale), rare exploit dans l'histoire du festival.
Liang Ming a été beaucoup influencé par le professeur Mei Feng, qui a écrit les scénarios de nombreux films de Lou Ye depuis Purple Butterfly (2003). Son scénario primé à Cannes pour Nuits d’ivresse printanière (2008) a été une révélation pour le réalisateur de Grand frère, qui confie :
"Le travail de Mei Feng m'a donné beaucoup d'inspiration et de nouvelles idées. En écrivant Grand Frère, je me suis continuellement posé la question de savoir pourquoi le scénario de Nuit d’ivresse printanière me fascinait tant ? J'ai joué dans Nuit d’ivresse printanière et dès le début, j'ai senti que le script était spécial, différent des autres films chinois."
Le scénario de Grand frère limite délibérément la connaissance du spectateur sur l'histoire et les protagonistes et le film avance uniquement du point de vue du personnage féminin principal. Ces omissions ont pour but de créer une atmosphère de mystère. Liang Ming confie :
"C'est un point de vue extrême et unilatéral, c'est le personnage de Gu Xi qui contrôle la narration. Je ne veux pas que le public en sache plus qu'elle, mais la suive dans son exploration du monde présentée dans le film. Beaucoup de questions peuvent rester sans réponse, la connaissance des faits réels reste inaccessible. Il y a beaucoup de cinéastes qui prennent le public par la main, voulant expliquer chaque détail et conduire à une résolution claire de l'histoire. En regardant un film, nous avons l'habitude de chercher des réponses et quand elles ne sont pas données, nous nous sentons parfois trompés. Nous ne voyons souvent pas que la réponse elle-même est une illusion."