孙红雷在30多个剧本中精挑细选，最后选择了《我非英雄》。同时，该剧是孙红雷继《警察世家》后的第二个警察戏，为了成功塑造剧中一个孤胆英雄式的刑警队长，孙红雷专门去哈尔滨市南岗分局刑警大队二支队体验了10天的生活。虽然只有10天，他却从头到尾把刑警的活儿干了：开会、出现场、抓犯人、审犯人，这期间经历了七起杀人案，还参与审出四条人命案 。
　　在拍摄期间，是孙红雷状态最不好的时候，眼睛怕光，腰也不好，尤其是在拍野战俱乐部训练的那场戏，但孙红雷都硬挺过来了。
　　董晓燕在开始因为拍摄《神医侠侣》打戏辛苦，便拒绝了《我非英雄》的纪雪菲角色。之后，孙红雷打电话给她极力劝她接下这个神秘又复杂的角色，挑战自己。董晓燕便接下了这个角色。
　　在纪雪菲的服装造型上，导演郭靖宇建议区别影视剧一贯对职业女性西装着装的惯例，于是让纪雪菲以中式造型主打出镜 。
　　剧中王奎荣饰演的公安局长台词量很大，而这26集中关于他的戏是王奎荣在8天之内辛苦赶拍完的。