По словам режиссера фильма Ани Мирохиной, кастинг на этот фильм был самый масштабный в Legio за все годы ее работы в компании. Его начали 1 декабря 2021 года и закончили в двадцатых числах марта 2022-го. 186 актеров прошли пробы не только на главные, но и на второстепенные роли. Группа собралась в начале января, и еще 3,5 месяца ушло на подготовку. 

Основной блок съемок «Тени» состоялся в Москве, но часть сцен сняли летом 2022 года в Стамбуле. Место съемок пришлось изменить — изначально экшен-эпизоды собирались снимать в Европе. 

Сценарий фильма основан на реальных событиях. По словам сценариста Ильи Куликова, импульсом для идеи стала история о том, как шпион передавал данные. Ее Илье поведал товарищ, который служит в контрразвездке. Куликов писал сценарий около полугода.

Перед началом съемочного процесса создатели картины провели немало часов вместе с контрразведчиками, чтобы доподлинно показать на экране нюансы их работы, большая часть из которых скрыта от посторонних глаз. По словам Куликова, разведчики легко делились информацией, но, разумеется, не раскрывали никаких имен и дат, информации, когда и где происходили истории. Поэтому никакой государственной тайны они не раскрывали.

Дольше всего искали актера на роль главного злодея. Когда на пробы пришел Филипп Янковский, пазл сложился.

После анонса фильма многие интернет-пользователи решили, что события ленты развернутся в прошлом. Но Илья Куликов заверил, что никаких скачков во времени не будет, действие происходят в современном мире.