Jean-Pierre Améris avoue avoir eu un véritable coup de foudre pour le livre d'Olivier Adam, Poids léger. "Ce roman a suscité en moi un très fort désir de cinéma, une volonté d'être davantage dans l'action, les comportements, que dans le dialogue ou la psychologie" explique le réalisateur. Et d'ajouter: "un peu en réaction à C'est la vie, une expérience merveilleuse mais éprouvante, j'avais envie d'un film plein d'énergie et de mouvement."
Le réalisateur s'est ouvertement influencé des films américains de série B des années 1940-1950. Des films, dit-il, " tournés rapidement, sans fioritures, rapides et concis, comme Nous avons gagné ce soir de Robert Wise, pour moi un des plus beaux films sur la boxe, ou bien ceux de Samuel Fuller". Il ajoute: "Dès l'écriture du scénario, je savais que je voulais tourner ce long métrage avec une équipe réduite, en DV, afin qu'aucune lourdeur ne vienne entraver mon désir de filmer. J'ai fait Poids léger comme on livre un combat, il y avait pour moi quelque chose de vital à le réaliser."
Jean-Pierre Améris pensait déjà à Nicolas Duvauchelle en écrivant le scénario. "je n'ai pas hésité une seconde, je ne voyais que lui." explique le cinéaste. "Il a ce mélange d'énergie et de fragilité qui correspondait parfaitement au personnage. Il m'évoque Patrick Dewaere; d'ailleurs, je sais que Série noire est un de ses films préférés."
Le réalisateur s'est beaucoup documenté sur le monde de la boxe, attachant beaucoup d'importance "au travail préliminaire d'enquête". N'étant pas lui-même très sportif, selon ses propres dires, il a passé six mois à s'entraîner dans un club de boxe à Aubervilliers (banlieue parisienne), où le tournage s'est déroulé. L'acteur principal, Nicolas Duvauchelle pratique quant à lui déjà la boxe, mais il s'est beaucoup plus entraîné pour les besoins du film.
Pour les combats de boxe, l'équipe du film a tourné pendant de vrais galas amateurs, avec un vrai public.