《神探狄仁杰3》从2007年4月2日开机到结束，历经4个多月，于8月21日拍摄完毕。剧组转战甘肃敦煌、张掖、浙江横店，甘肃的风沙、寒冷、恶劣的自然环境和生活艰苦及横店的湿热酷暑都没有消磨剧组的全体演职人员的意志，以最饱满的热情全力以赴地工作来回报支持大家的支持。

在拍摄期间，健迷、梁迷及神迷多次到剧组探班，给了全体演职人员带来了极大的鼓舞。