Trong quá trình chuẩn bị cho "Huyền sử  thiên đô", 2 đạo diễn Phạm Thanh Phong và Đặng Tất Bình đã có các chuyến khảo sát trường quay ở Trung Quốc. Bối cảnh ở đây rất đẹp và hoành tráng. Tuy nhiên, đoàn phim nhận ra rằng  những bối cảnh này không  phù hợp với Đại Cồ Việt. Họ đã quay về nước tìm và tính phương án dựng những bối cảnh thuần Việt.

 

Bối cảnh chính cố đô Hoa Lư, hoàng cung nhà Tiền Lê, nhà của các đại thần thành Đại La, vùng chiến trận... đều được thiết kế, tạo dựng trong nước. Phim trường được dựng ở Hà Nội, Ninh Bình, Bắc Ninh, Hà Tĩnh, Huế, Bình Thuận ... Vì bộ phim nói về thời kỳ đầu Lý Công Uẩn dựng nghiệp, không có nhiều cung điện, đền đài hoành tráng nên đoàn phim có thể hoàn toàn chủ động được bối cảnh mà không cần thuê trường quay ở nước ngoài.

 

Bộ phim có hơn 60 nhân vật chính, phụ có tên và hàng trăm nhân vật không đặt  tên. Ngoài những nhân vật chính có danh tính trong chính sử: Lý Công Uẩn, Sư Vạn Hạnh, Lê Đại Hành,  Lê Long Đĩnh, công chúa Cúc Phương, còn nhiều nhân vật hư cấu  nghệ thuật như nữ tướng Giáng Bình, võ tướng Xôn Sa Ma.

 

Bộ phim quy tụ một đội ngũ những người làm phim có uy tín ở cả hai miền Bắc, Nam: Nguyễn Mạnh Tuấn (tác giả kịch bản), NSƯT Đặng Tất Bình - Phạm Thanh Phong (đạo diễn), nhà quay phim NSƯT Trần Hùng (đạo diễn hình ảnh). Với sự tham gia của nhiều gương mặt nổi tiếng NSND Trọng Khôi, NSƯT Hà Xuyên, NSƯT Trần Nhượng, NSƯT Trần Tường, Trung Dũng, Công Dũng, Giáng My… bộ phim lịch sử cổ trang có quy mô lớn nhất được đặt rất nhiều kỳ vọng trong loạt phim về đề tài nghìn năm Thăng Long - Hà Nội.