• 有一场戏是武则天阅兵，刘嘉玲穿盔甲出场，当时正是40度高温的天气，徐克说嘉玲你不要摇啊，她说没摇啊，最后发现是马在喘气。
• 影片入选了第67届威尼斯电影节竞赛单元。
• 拍摄鬼市时，有一个镜头拍了16个小时。
• 影片于2010年9月29日在中国内地公映，连续三周拿下票房冠军，内地票房为3亿，创造了刘德华和徐克在内地的票房纪录。
• 总监制陈国富在影片准备工作中将“狄仁杰”所有中外故事版本都了解透彻。
• 陈国富第一时间找到徐克，简单数语“我们拍这个吧”，一文一武的合作就此拉启帷幕。
• 《狄仁杰之通天帝国》这个剧本历经10年。即使在电影拍摄的过程中，剧本还在不断的修改，张家鲁只能长期住在拍摄地横店。
• 张家鲁为《狄仁杰之通天帝国》贡献了奇异诡谲的鬼市概念，而徐克则为还原大唐盛世提出要建造虚幻的通天浮屠。
• 五位主演在片中造型高达40多款，全片制作了近五千套服装。
• 影片造型指导余家安除了参考敦煌壁画之外，造型与化妆甚至借鉴世界顶级造型师约翰·加利亚诺（John Galliano）、亚历山大·麦昆（Alexander McQueen）在时装T台上的化妆技巧，希望让观众在片中看到“史上最潮的唐朝”。
• 影片造型指导余家安介绍，自己刻意让刘嘉玲的发型高耸，并在她的服装加了很多层次，这一整套造型有四层衣服搭配，每层服装都是四层材质和刺绣，以突出武则天的威武气势。这款造型的化妆则是参考唐朝画像和敦煌壁画，甚至也从设计师约翰·加利亚诺、亚历山大·麦昆在时装T台上的化妆技巧获得灵感，经过改良之后创造出这个“潮”又“威”的造型。
• 香港金像奖最佳造型设计得主余家安，是《狄仁杰之通天帝国》的造型指导。
• 徐克导演希望通过这套练兵场的造型，呈现武则天的威，要做得很巨大，很威武的感觉，但衣服又不能太厚。最后他只用给她加上四层衣服，而每层都另加四层材质，让衣服有一种厚重感。
• 影片中每套武则天的服装都有非常精美的刺绣，需要工匠进行四到五个工作周才能手工完成，有些布料和材质都是来自黄宝荣工作室的珍藏，甚至有些稀有的布料是无价之宝，每套单纯造价就近百万人民币。
• 武则天的头饰也花了很多心思，由于这次要做出她“威”的感觉，头发刻意梳得很高，很庞大。外头尽量使用真发，而形状出来的部分就用皮影戏的轻巧材料做出头饰骨架，再镀上金箔，虽然已经尽量找轻的材质了，但是放在头上已经很重，更别提那些头饰。
• 徐克与余家安在化妆造型上耗费了一整年时间进行筹划和制作。
• 为了支援如此庞大的制作规模，剧组除了在北京设有工厂进行制作，还在横店片场旁边单独开设一个工作坊，从两地日夜赶工做出符合徐克导演想象的唐朝服饰。
• 造型指导余家安透露，片中有些布料和刺绣甚至是无价之宝，无法简单估算全片造型的总体价值。
• 《狄仁杰之通天帝国》在特效上的投入之庞大和精细，是华语电影前所未有的。为达到更好的效果，华谊兄弟不惜成本，特别为此追加2000万的投资。
• 导演徐克也身在韩国紧锣密鼓地督阵特效制作，影片所在的世界是真实的世界，但这些真实的世界有魔幻的氛围，这也契合了他把“古典风神与现代人文熔于一炉”的创作风格。而这些500个特效画面在韩国公司投入了所有特效人员，180多天不分昼夜的奋战下，影片“每30秒一个特效镜头”才得以完美实现。
• 为从无到有打造“360度”的通天浮屠，剧组则整整用了10个月的时间。
• 而为寻找适合的地方作为“鬼市”，剧组历尽千辛寻找了到一处溶洞，进行精心搭建并用整整2000吨的水灌注而成。
• 为实现宏大场景的真实性，影片前后动用6000多人次群众演员。