Flyboys suit le destin de l'Escadrille Lafayette (Lafayette Flying Corps), nommé ainsi en hommage au général Lafayette venu aider l'armée américaine pendant la guerre d'indépendance des États-Unis d'Amérique. Elle était constituée de jeunes soldats américains qui se portèrent volontaires pour épauler l'armée française lors de la Première Guerre mondiale avant même que les Etats-Unis n'entrent en guerre. Un mémorial a été érigé au Parc de Marnes-La-Coquette dans les Hauts-De-Seine, pour rendre hommage aux soixante huit pilotes de l'escadrille tués pendant la guerre. L'histoire de cet escadron avait déjà été abordée au cinéma dans Lafayette escadrille de William Wellman en 1958.
Le réalisateur Tony Bill a utilisé la nouvelle caméra numérique HD Panavision Genesis pour tourner Flyboys. Un matériel particulièrement adapté aux scènes aériennes puisqu'elle avait déjà été utilisée pour la première fois par Bryan Singer lors du tournage de Superman Returns.
Flyboys a principalement été tourné aux Studios Elstree Film and Television de Borehamwood dans le Hertfordshire. Les prises de vue extérieures ont, quant à elles, été réalisées dans la campagne britannique et notamment sur le terrain de la Royal Air Force à Halton.