Un enfant de toi a été conçu à la suite d'un autre projet de Jacques Doillon, qui n'a pas pu se concrétiser faute de financements : "Il me semblait qu’il y avait des scènes qui pouvaient être sauvées, sous réserve d’en continuer l’écriture pour que le script reprenne une seconde vie, que j’ai envie de le filmer", se souvient le cinéaste.
Si les dialogues du film étaient très écrits au moment du tournage, Jacques Doillon ne savait pas à l'avance de quelle manière se dénouerait l'histoire.
Le cinéaste ne pensait pas confier le principal rôle masculin à Samuel Benchetrit : "Au début, je voyais trois garçons : Romain Duris, puis Mathieu Amalric et Mathieu Kassovitz enfin. Acceptation au départ et refus à l’arrivée des trois, pour des raisons différentes", explique-t-il.
Un enfant de toi marque la troisième collaboration entre Jacques Doillon et sa fille Lou après Trop (peu) d'amour (1997) et Carrément à l'Ouest (2000).
Un enfant de toi a été tourné en HD, ce qui ne gêne pas le cinéaste : "Ces caméras en plastique ont bien des avantages : la possibilité de tourner des plans longs, une meilleure profondeur de champ et surtout presque plus d’arrêt pour recharger les caméras, ce qui élimine les cassures d’élan pour les comédiens."
Comme de nombreux autres films du réalisateur, Un enfant de toi a été tourné avec deux caméras, ce qui présente de nombreux avantages : "(...) avec deux caméras, vous gagnez une semaine de tournage. Et puis, je peux passer du début de la prise, qui n’est pas si mal, à la suite dans une autre prise. Sans parler de l’avantage à monter la meilleure prise avec deux fois plus de choix", explique Jacques Doillon.
Un enfant de toi est un film long, chose rare dans la carrière de Jacques Doillon. Le premier montage durait même 3h30 !
Jacques Doillon a facilement trouvé Olga Milshtein, qui joue la petite fille dans Un enfant de toi : "À l’anniversaire de l’une de mes filles, il y avait cette petite fille de six ans, je lui ai un peu parlé, et j’en avais gardé le souvenir d’une enfant drôle et singulière (...) par chance j’avais travaillé avec ses parents et Olga voulait faire le film", explique-t-il.
Un enfant de toi a été tourné entre la région lilloise et Tours.
Le film a été présenté en avant-première au Festival de Rome 2012.