Дэррил Ф. Занук, продюсер киностудии 20th Century Fox, приобрёл права на экранизацию романа у автора за 175 000 долларов США.

Задача Занука состояла в создании масштабного и достоверного кинофильма. Там, где это было возможно, съёмки проводились в реальных исторических местах и при максимально приближенной к описываемой в книге погоде.

Из соображений экономии времени и в связи с тем, что разные сегменты фильма снимались на языках оригинала, над фильмом работало несколько режиссёров: Кен Эннакин снимал британские и французские сцены, Эндрю Мартон — американские, Герд Освальд и Бернхард Викки — немецкие.

При расчистке для съёмок участка пляжа в Нормандии рабочие нашли в песке танк, принимавший непосредственное участие в высадке в июне 1944 года. Его почистили и отремонтировали, а затем использовали в съёмках.

Роль генерала Дуайта Эйзенхауэра исполнил Генри Грейс. Актёром он не являлся, а роль ему дали за внешнее сходство с Эйзенхауэром.

Во время съёмок высадки на пляж игравшие американских солдат актёры массовки поначалу не хотели прыгать с борта десантного корабля в воду, полагая, что она окажется холодной. Роберта Митчема, который играл бригадного генерала Нормана Коту, это так разозлило, что он прыгнул в воду первым, после чего у актёров массовки уже не осталось выбора, и они последовали за ним.

Ричард Тодд сам принимал участие в высадке в Нормандии. Ему предложили было сыграть самого себя, но он отказался, заявив в шутку, что «столь незначительные роли» уже не для него. В итоге Тодду дали роль майора Джона Ховарда. По сценарию, в какой-то момент к Тодду, играющему Ховарда, подбежал солдат и стал докладывать ситуацию на линии соприкосновения. Иначе говоря, солдат в роли Тодда подбежал к самому Тодду, играющему майора Ховарда, и сообщил ему информацию, которую настоящий Тодд в своё время сообщил настоящему Ховарду.

Джозеф Лоу в молодости (он был рядовым, и ему было 22 года) принимал участие в операции высадки и взбирался по скале. Семнадцать лет спустя ему снова пришлось взбираться по тем же скалам, но уже на камеру.

США, Великобритания и Франция предоставили для съёмок приблизительно 23 000 военнослужащих (немцы появлялись на экране только в ролях офицеров, у которых были реплики). Французы на тот момент вели войну в Алжире, но прислали 1 000 коммандос.

Перед самым началом съёмок на Корсике к продюсеру Дэррилу Ф. Зануку подошёл человек, заявивший, что представляет интересы владельцев пляжа. Он потребовал 15 000 и заявил, что в противном случае по пляжу будут ездить современные автомобили и сорвут съёмки. Занук требуемую сумму уплатил, а впоследствии выяснилось, что это просто мошенничество, т.к. на Корсике вообще не было частных пляжей. Занук подал иск, требуя возмещения убытков, и восемь лет спустя суд вынес решение в его пользу.

Родди Макдауэлл находился в Италии на съёмках исторической драмы « Клеопатра » ( Джозеф Лео Манкевич и Рубен Мамулян, 1963), и ему так надоели бесконечные проблемы и задержки в съёмках, что он буквально умолял Дэррила Ф. Занука дать ему хоть какую-нибудь роль в фильме «Самый длинный день». В результате он получил эпизодическую роль американского солдата. Ричард Бёртон, занятый в съёмках «Клеопатры» в роли Марка Антония, тоже сыграл в фильме режиссёров Кена Эннакина, Эндрю Мартона, Герда Освальда, Бернхарда Викки и Дэррила Ф. Занука. Ему досталась эпизодическая роль британского пилота.

Съёмки непосредственно высадки уже близились к завершению, а Дэррил Ф. Занук всё никак не мог найти самолёты в рабочем состоянии. Ему требовались немецкие «Messerschmitt» и британские «Spitfire». Чуть ли не в самый последний момент он нашёл первые в Испании, а вторые в бельгийских ВВС, и арендовал их для съёмок.

Это один из первых фильмов американской киностудии о II Мировой войне, в котором актёры из разных стран произносили практически все свои реплики на языке собственной страны (т.е. немцы говорят на немецком, французы на французском, а американцы и англичане – на английском). В нижней части экрана шли субтитры с переводом сказанного. Фильм вышел в двух вариантах. В одном все говорили по-английски, в другом (более известном) актёры из Германии и Франции говорили на своих государственных языках.

Снимая этот фильм, кинокомпания «20th Century Fox» сильно рисковала. Бюджет фильма составлял 10 миллионов, так что риск был действительно значительным, но ещё больший риск представляли собой шедшие в то же время съёмки « Клеопатры ». Кассовый успех «Клеопатры» был неоспоримым, но затраченных на съёмки денег фильм не отбил, и студия чуть не разорилась. По счастью, «Самый длинный день» оказался одним из самых коммерчески успешных проектов компании «20th Century Fox», что несколько смягчило финансовую ситуацию, сложившуюся из-за «Клеопатры».

Во время съёмок в Сент-Мер-Эглизе движение автотранспорта перекрыли, магазины позакрывали, а подачу электричества в город отключили, чтобы облегчить задачу парашютистам, которые прежде никогда не совершали ночных прыжков в густонаселённые районы. Так или иначе, на площади сумели приземлиться только двое десантников, а несколько человек получили при приземлении травмы (один, к примеру, переломал обе ноги). После этого кинематографисты решили заменить десантирование с пролетающих самолётов прыжками с подъёмного крана.