剧组以“长得像姜文”为标准选了好几个小演员，但他们搁在一起互相又不像，挑谁呢？很让姜文发愁。后来姜文的母亲来了，说夏雨挺像姜文中学的样子，就这样定下来夏雨饰演马小军。
影片中让人惊艳的宁静原来也不是饰演米兰的第一人选，演米兰的演员换了几次，后来定下来的不是宁静。影片开拍之后有一次姜文在饭厅远远看到宁静，感觉特别好，就这样，最终由宁静来出演米兰。
影片中看似阳光灿烂的酷暑其实有2/3是在气温十度以下的秋冬季节拍摄的。马小军冒着倾盆大雨找米兰表白那场戏竟然是在北京1月份零下十几度的气候下拍摄的！
拍摄期间，饰演老首长的方化的身体就不太好了，自认为没能很好完成任务，还主动要求姜文降薪。方化老爷子生前一直很想看到这部片子，可他去世时，片子还没审查通过。
在拍摄过程中，姜文临场发挥，特别注重捕捉现场的即兴灵感。影片素材总共拍了25万英尺，创下了中国导演耗片比最高的记录。
片中米兰家里挂有一张照片，马小军一见就丢了魂。但姜文怎么拍也拍不出那个味道，于是他足足用了4本胶片（约40分钟）来拍，等于一共拍了23040张照片，再从中精选出一张，耗片比高达23040：1！
为了让演员尽快进入到那个年代和各自的角色，姜文对他们进行了封闭式的“腌制”训练,，让这帮演员穿上军装，住进部队营房，切断了一切的对外联系，每天读诵毛主席语录、诗词，听红色歌曲。
王朔在片中客串了“小坏蛋”，他回忆起那场戏的拍摄经历，当时是因为虚荣所以答应客串出演，可是到了卢沟桥，他就后悔了，因为北风呼呼的还得拍夏天的戏，冻得他鼻涕直流，狼狈不堪。
很多人都没注意到马小军在展览馆门口那场戏，于北蓓旁边少年宫练舞的张晓梅同学，是左小青演的。正是姜文的独具慧眼，才让当时刚从国家体操队退役的左小青，在片中客串角色，从此踏上演艺之路。
姜文饰演的成年马小军在拍摄时有不少的戏份，但在影片后期剪辑的时候，姜文觉得自己的表演有问题，所以最后大刀阔斧把自己的戏份差不多都剪掉了。
1994年9月9日，《阳光灿烂的日子》在威尼斯首映。但放映时却将英文拷贝错放成了意大利文字幕的拷贝。结果包括评审团主席大卫·林奇在内的许多英语国家的评委只能连蒙带猜看片。
夏雨在威尼斯颁奖后的第二天，接受《青岛晚报》的记者采访时，才知道自己成了威尼斯影帝。夏雨当时对这个奖完全没有概念，后来才认识到自己“不小心”成为了威尼斯最年轻的影帝。
片中马小军的家位于东直门的北新仓胡同。而米兰的家则是位于东城区张自忠路上的段祺瑞执政府旧址。位于车公庄大街的利玛窦和外国传教士墓地就是马小军第一次见到米兰本人的地方。