• 86岁的原侵华日军老兵将日军军服、军刀、军用水壶等多件文物捐赠给《南京！南京！》剧组。
• 剧组在拍摄时遭遇了“剧本曝光”事件———一段600字的剧本内容被一名网友发在了某论坛上。这段600多字的内容曝光了影片的开场内容，描述了两个日本军人角川和依田修在日本军舰内的一段对话。片方表示，这个被曝光的剧本只是初稿。
• 陆川决定拍《南京！》前曾征求过不少大师前辈的意见，其中吴宇森曾建议说，这样的题材应该再等10年再拍，积累会更充分。但促使陆川快刀斩乱麻下定决心的是吕克·贝松，吕克·贝松告诉他，《南京！》是正餐必须先拍，其他都是点心。当时是2006年6月，陆川与心目中的大师吕克·贝松这顿午餐吃了四个小时。虽然吕克·贝松后来对中国媒体公开表示想为陆川的这部《南京！南京！》担任监制，但最终演职人员中并没有大师的名字。
• 片名“南京！南京！”实际上是一句军事口令，有点类似于太平洋战争期间日军奇袭珍珠港的"虎！虎！虎！"，它是侵华日军作战指挥部下达进攻南京的指令。
• 当《南京！》剧组发展到五六十人的时候，却得知外交部否掉了剧本，当时在拍同题材的多部电影中，只通过了《南京浩劫》一部。
• 小豆子的原型是一个名叫季万方的娃娃兵，是当时被日军俘虏的年龄最小的士兵，但最终还是被杀害了。
• 为了能选出片中6个主要角色的合适的演员，陆川和他的团队使用了投票方式从众多候选演员中选出，陆川拥有最终否决权。
• 原本为高圆圆饰演的姜淑云设计了强奸的戏，但高圆圆在拍摄的时候崩溃了，她冲着陆川喊："你怎么这么拍呀？"陆川没能说服她。陆川坦言，这是最遗憾的事，因为这场戏很重要，否则影片会很不一样。
• 剧组里的日本演员，除了三个是第一次来中国，一句中文都不会外，其余大多是在中国留学的日本留学生。
• 中泉英雄是陆川在轮番看了200多个日本演员之后选中的，演完《南京！》后，中泉已经把在日本的家人全部接到中国来定居。但是他在跟着剧组到处宣传的这段期间还是承受着很大的心理压力。在杭州宣传时，他一上台，台下就有观众大叫"八格牙鲁"，中泉当场就哭了。陆川的助手透露："中泉一直担心因为他拍了这部电影，自己的家人会受到伤害。"
• 拍日军祭祀那一段的鼓是在河南做的山寨鼓，这个鼓如果从日本定做的话得花好几十万。拍这一段时，原本两位日本鼓手开始觉得鼓皮太软声音不正，最终用灯照了2个小时使鼓皮都绷了起来才解决了这个问题。
• 片中枪声的制作，主创花了一年的时间做了仔细考证，搭建了一个"声音实验场"---找射击场，用道具枪实打一次，再把录下来的枪声配在片中而成的。
• 影片送审时很意外地并没有要求大面积删改，陆川请王朔看完初剪版后，王朔提了些建议使陆川又剪掉了12分钟。所以现在的公映版本还是比送审时总共少了25分钟。
• 拍祭司这场戏的时候，由于日本鼓手不满于在场的一位中国群众演员在拍这么严肃的戏的时候说笑挥手就给了一拳，那批中国群众演员都是武校的，立马围上去，幸好工作人员及时劝阻，不然差点演变成群架。
• 拍强奸戏的时候，日本演员都不敢把手放到女孩子身体上，陆川说，如果你不去真演的话，这些女孩子就得一直这么裸着，并且告诉他们该放到什么位置，等到一演完喊"停"的时候，日本演员立马就结束然后把衣服为她们合上，对着女孩子鞠躬。
• 有一场戏是伊田杀了唐小妹之后走到大街上，突然有一个人大喊"我要回日本"，这不是剧本里有的情节，而是这个日本演员小黑自己演出来的。然后伊田过去"梆"就给他一拳，这一拳打的特别狠，到了晚上小黑的脸肿了起来。
• 刘斌，9岁的男孩是扮演一个年轻的中国军人，在他8个月作为剧组成员增长了14厘米（5 1/2英寸）。
• 2005年，有在中国的愤怒抗议后，日本出版了中国声称淡化了该国的战争暴行时学校教科书。
• 这部电影是实际拍摄并打印在彩色胶片的股票; 将图像去饱和在后期制作。
• 为了保证真实性，拍摄现场所有的道具都是根据文物仿制的，甚至就连在南京大屠杀期间救助过中国人的德国人约翰·拉贝撕碎的一张报纸，也是按照1937年12月13日的一张德文报纸复制下来的。此外，在拍摄过程中，影片所有的出场人物和细节都一定有史实相对应。如电影中日本兵规定一个妇女只可带走一个男人，为了多救人，姜淑云冒着生命危险来回穿梭，最终被打死的情节，就能从南京一个老师的日记里找到原型。