Le long métrage a été tourné entre le 20 septembre et le 21 décembre 2006, entre la Californie et la Chine, où la production a filmé les scènes censées se dérouler en Afghanistan.
La ville de Kaboul est le principal théatre des événements des Cerfs-volants de Kaboul, à l'époque de sa grandeur, puis de sa destruction. Son histoire ressemble à un perpétuel recommencement : devenue capitale de l'Afghanistan en 1773, elle est ensuite conquise par les britaniques en 1839. En 1842, les britaniques l'incendient partiellement pour se venger d'une embuscade tendue par les afghans. En 1979, les soviétiques l'occupent et en font leur centre de commandement pendant le conflit qui les oppose aux rebelles moudjahidines. En 1992, la guerre civile éclate. Les talibans s'emparent finalement de la ville en 1996, et l'enferment sous une chappe de plomb. En 2001, ils sont chassés après de violents affrontements avec l'armée américaine, qui dirige alors la ville, détruite, au sein de l'alliance du nord.
Les Cerfs-volants de Kaboul est tiré du premier roman de Khaled Hosseini, paru en 2003. Sorti dans douze pays, le livre a, à chaque fois, remporté un vif succès, en particulier aux Etats-Unis où il est resté, pendant un long moment, numéro un des ventes. Khaled Hosseini en est l'un des premiers surpris : "Je suis toujours surpris par la façon dont les gens réagissent à mon roman, mais je pense que c'est le fait du très fort coeur émotionnel du livre. Les thèmes, la culpabilité, l'amitié, l'oubli, la perte, le désir de pardon et l'envie d'être meilleur ne sont pas des thèmes Afghans, mais des expériences simplement humaines, en dehors de la couleur, de la culture ou de la religion."
Les producteurs William Horberg et Rebecca Yeldham, littéralement amoureux du roman, en avaient acheté les droits avant même son triomphe : “C'était une des pièces les plus puissantes et les plus cinématographiques que j'ai lues. C'était magique. Nous étions tellement touchés que nous ne pouvions pas imaginer ne pas faire ce film."
Le romancier s'est beaucoup investi sur le film, conseillant sans cesse les scénaristes, participant au casting, et rassurant même le réalisateur. Khaled Hosseini déclare ainsi, au sujet de Marc Forster : “J'étais très heureux d'entendre que Marc voulait faire un film aussi réaliste que possible, et montrer une culture qui n'avait jamais été vue auparavant. Il me parlait avec tellement de passion, d'intégrité, d'honnêteté du livre, et de sa peur de le trahir. Mais je n'étais pas inquiet, quand je voyais avec quel amour il était investi dans le film, en le voyant sur le plateau, j'ai vu qu'il avait énormément de talent."
Le souci de réalisme sur le film a été constant. Le réalisateur s'est ainsi rendu à Kaboul à plusieurs reprises, de même que l'acteur Khalid Abdalla, qui a été jusqu'à chercher à parfaitement maîtriser la langue, qui lui était alors complètement inconnue: "Quand j'étais à Kaboul, je me suis laissé guidé par le roman. J'ai cherché à retrouver tous les lieux, la culture, la nourriture de Kaboul, afin de voir à quoi ces choses ressemblaient, quelles saveurs elles avaient, quels sentiments elles provoquaient."
Le casting des deux enfants interprétant Amir et Hassnar a demandé beaucoup de recherches. Après avoir fait des dizaines d'essais, le réalisateur n'était toujours pas satisfait car, bien que parlant le Dari, les enfants avaient tous un accent anglais. La décision a alors été prise d'aller chercher un enfant directement à Kaboul. Après un premier casting, sélectionnant environ une cinquantaine d'enfants, le réalisateur a lui-même retenu deux enfants, suite à une partie de cerfs-volants. Parmi eux, Zekeria Ebrahimi avait d'ailleurs été marqué par la guerre et l'évolution de Kaboul à titre personnel, y ayant perdu ses deux parents.
Les Cerfs-volants de Kaboul a été tourné entièrement en Dari, une des principales langues parlées en Afghanistan, ainsi qu'en Pashto, une langue parlée par les Talibans, et en Urdu, un langage pakistanais. Plusieurs personnes étaient sur le plateau afin de corriger l'accent des acteurs, dont Ilham Hosseini, le frère de Khaled Hosseini.
La chronologie du livre situe l'action sur plus de 30 ans, mais le réalisateur a souhaité la simplifier. Marc Forster préférait ainsi n'avoir que deux acteurs pour jouer le rôle principal, enfant et adulte : "Plus de deux et je pense que l'on aurait perdu la connexion avec ce fabuleux personnage. Le scénario suit la narration du livre, en incorporant tous les évènements majeurs de l'histoire en simplifiant la chronologie. Heureusement, le coeur de l'histoire est si fort que je crois que sa puissance est maintenue malgré les restrictions de temps et d'espace du format cinéma."
Afin de bien marquer la différence entre le Kaboul de 1970 et le Kaboul des années 2000, tout un jeu de couleurs a été utilisé : des teintes riches pour montrer la beauté des années 70, et des teintes les plus grises et ternes possible pour les temps actuels. La composition des plans a aussi été sujette à un travail particulier, comme l'explique le directeur de la photographie, Roberto Schaefer :"J'ai discuté avec Marc l'idée de n'avoir que de très peu de chose à l'écran. Lorsqu'Amir et Farid reviennent, il n'y a presque rien dans le cadre, pas de voitures... Cela créé l'impression immédiate d'une époque où l'on a pas le droit de jouer au cerf-volant, d'écouter de la musique ou de regarder la télévision. En quelques secondes, on comprend ce qui est arrivé à l'Aghanistan."