La Guerre des Lulus est tiré d'une série de bande dessinée créée par le scénariste Régis Hautière et le dessinateur Hardoc, éditée depuis janvier 2013 aux éditions Casterman. C’est Éric Boquého, producteur aux Films du Lézard, qui est à l’origine du projet et qui a découvert la BD. Yann Samuell a d'abord hésité à mettre en scène le film, car il avait déjà signé plusieurs oeuvres sur l'enfance (La Guerre des Boutons, les téléfilms Ma mère, le crabe et moi et Jamais sans toi Louna). Mais à la lecture de la BD, il s'est ravisé : "je me suis rendu compte qu’il y avait là une approche très différente des autres films sur l’enfance, même si l’enjeu est similaire. J’ai donc appelé les deux auteurs en leur expliquant qu’on me proposait d’adapter leurs albums, mais que je ne pouvais accepter que si le film ne trichait pas avec la violence et n’était pas édulcoré."
Yann Samuell s'est senti personnellement impliqué dans la préparation du film : "je faisais des repérages et j’ai compris pourquoi je me sentais appelé par ce film : il existe un cliché célèbre d’un enfant perché sur un char au moment de la Libération de Paris en août 1944, et il se trouve qu’il s’agit de mon père, qui venait de mourir. J’ai pris conscience que ce film était une manière de lui rendre hommage."
Yann Samuell a effectué de nombreuses recherches lors de la préparation du film, au point d'être totalement immergé par la documentation. En prenant du recul et en se souvenant qu'il faisait une fiction, il s'est autorisé à prendre des libertés avec la réalité historique : "Par exemple, les tirailleurs sénégalais n’ont pas été appelés en 1914, contrairement à ce que sous-entend le film, mais le personnage d’Ahmed Sylla m’a énormément plu car il incarnait le grand frère adoptif des enfants. Certains personnages, quoique fictifs, reflètent l’esprit de l’époque que je découvrais à travers mes recherches. L’instituteur, campé par Alex Lutz, est au départ très jaurésien, mais quand on le retrouve plus tard, il a vécu l’horreur de la guerre, il est transformé par les épreuves, et ne croit plus en ce qu’il enseignait, alors que les enfants, eux, continuent d’y croire."
Yann Samuell a fait appel à la directrice de casting Julie David, une habituée des castings d'enfants puisqu'elle a travaillé sur La Guerre des boutons. Le réalisateur raconte : "très en amont, elle a commencé à faire passer beaucoup d’essais, puis elle m’envoyait les vidéos, et j’ai rencontré ceux qui me paraissaient intéressants. J’assistais à toutes les séances de casting et, très vite, j’ai senti quels allaient être les gagnants, mais je me laissais toujours la possibilité de changer d’avis. Comme sur La Guerre des boutons, il fallait aussi penser à la durée de travail car les enfants peuvent se fatiguer très vite, d’autant qu’on ne peut pas les faire tourner au-delà d’un certain nombre d’heures."
Le réalisateur voulait tourner l’intégralité du film dans le Nord pour "avoir cette lumière et cette sensibilité particulières". Une condition d'autant plus importante selon lui qu'il s'agit d'un récit qui appartient au patrimoine de cette région et qu'il ne fallait pas l'en déposséder : "J’ai eu raison car le moindre figurant a été extrêmement investi dans le projet et c’est la première fois de ma carrière que j’ai écrit personnellement à chacun d’entre eux pour les remercier."