• 为了饰演“辛小丰”这个角色，邓超几乎全天24小时强迫自己进入戏中角色的生活，尽量不跟家里联系。
• 拍摄水下戏时，现场地下水道的水又臭又脏，水面漂着一层焦黄色的漂浮物，而邓超必须在水下完成一系列动作，而且整个水下戏的拍摄时间以天计算，一下去就是一天，段奕宏在现场一直提醒邓超注意自我保护，说水中的细菌搞不好会让皮肤溃烂。
• 为了追求更好的拍摄效果，邓超在片场屡次与导演现场“对骂”。
• 有一场戏不仅要求邓超以竞走速度完成近50米石板路台阶，更要全程用尽全力背起身材壮实的郭涛。
• 邓超每天和段奕宏都穿着警服进酒店，让人误以为酒店出事。
• 郭涛饰演的出租车司机十分“重口味”，为拍摄特殊场景的需要，画的妆甚至过了一周都无法洗下。而片中需要给自己缝针的场景，则让郭涛大喊招架不住。
• 片中邓超与吕颂贤有一段同性恋戏份。
• 拍摄注射死刑的那场戏非常辛苦，最终这部分戏也做了些修改。刚开始扎了几次全都扎偏，拍摄一个镜头大概有三分多钟，需要把一管子的药、两管子的药全部注射进去。
• 电影的结局和原著小说并不相同。
• 最初曹保平导演找到段奕宏，他想饰演的是辛小丰这个角色，他从2012年6月为这个角色准备到2013年2月份，在9月份导演突然让他饰演演伊谷春。
• 片中，郭涛饰演的潜逃嫌疑犯杨自道有一场自己给自己伤口缝针的戏，他称这一场戏最令他难忘。“制作了一个带血状的模型，得把皮敷在自己身上画两三个小时做好，之后继续再封，在封的过程中还得配合血状。”
• 为了保持《烈日灼心》里阴郁的状态，邓超除了睡觉，几乎没有脱下过自己那身协警服，有时他直接穿着制服去吃火锅。
• 段奕宏为了饰演刑警角色，特地花费半个月时间到厦门地方派出所体验生活。
• 邓超在拍摄结束之后还陷在其中，很难脱离“小丰”这个角色，而段奕宏也表示在拍戏时感觉邓超人戏不分，有一场戏是邓超戴着手铐走向他，他一下子分不清是辛小丰还是邓超。
• 评书旁白的形式最早在剧本阶段就有。最早设计是在头、中间、尾都有，现在是只有出片名之前有。
• 在发布会时王珞丹表示，伊谷夏是最伤心的一个角色，也吐槽自己是其中演的最差的。并在微博中写道：明天你就要来了，而我心早在杀青那天就死了。
• 因为电影长度的问题，房东窃听那条线被删掉。
• 演员高虎涉毒，导致影片一度无法上映。曹保平只能自我开解，“我这个电影时效性不强，放多少年看都不过时。”
• 在邓超演完注射死刑的戏，曹保平和他抱在一起哭了。
• 《烈日灼心》是中国电影历史上第二个拍摄注射死刑的整个行刑过程的电影，之前的是《毒战》。
• 演这场死刑戏邓超决定用真的注射的方式，用的是葡萄糖，在注射的时候找的不是专业的医生，刚开始扎了几次全都扎偏。
• 其实伊谷春原本也有感情戏，他本来追过师父的女儿，但是那个姑娘嫁给其他人一年后又离异，伊谷春之后在师父家与她碰面，彼此之间还存有有暧昧的情绪，但出于时间考虑这部分还是删掉了。
• 影片上映时有脏话的字幕，写的是“cao”。
• 邓超不拍戏的时候就待在房间里，最多就是和段奕宏去健身房锻炼一下，因为辛小丰这个角色对体型有这要求，要非常精瘦，就像是一把风吹发断的快刀，因为他是不要命的。
• 拍摄《烈日灼心》期间，邓超同时还在拍喜剧《分手大师》，这让他非常崩溃。他常常在《分手大师》欢乐爆笑的现场，突然很悲伤，跑到厕所大哭一场。
• 为了演好辛小丰，邓超每天都抽着“小丰”会抽的烟，恢复了熬夜和抽烟这些曾经改掉的坏习惯。
• 吕颂贤谈到他和邓超之间那段“基情激情戏”的细节，透露导演还曾邀请同志友人为他们做心理和技术指导。
• 为了体验协警角色，邓超给自己加了一个黄胶带，还有那个塑料的锁扣（用来绑手的）作为自己的装备。
• 原小说里他们三个人是灭门的凶手，导演接受不了，觉得三个人都是善良的孩子，这么写违背生活逻辑，因此剧中安排了“第四个”人物的出现。
• 拍摄《烈日灼心》期间，邓超参加了《我是歌手》，并帮助羽泉夺冠。
• 邓超大荧幕初吻献给了吕颂贤。
• 吕颂贤和邓超的基情戏是最后一天拍摄的，拍的时候只是上半身坦诚相见，有穿着裤子，剧组请了一位同性恋朋友到现场指导。这场戏拍的不多，激吻戏就是一条过，整场戏拍摄时间不超过一个小时。
• 原著小说中，郭涛饰演的角色位第一主角，而段奕宏饰演的警察只是充当串联剧情的线索人物而已。但是电影版对角色的比重进行了调整。
• 吕颂贤承认多年来一直希望演同性恋角色，所以他很感激导演曹保平。