主要拍摄始于2015年2月24日，地点位在。该片也将在佛罗里达州的希尔斯波罗县与皮尼拉斯县进行持续两週的拍摄。《怪奇孤儿院》为提姆·波顿第二部在坦帕湾地区拍摄的电影，第一部为于1989年拍摄的《剪刀手爱德华》。后来剧组移至英国的康沃尔郡和黑潭。孤儿院在比利时安特卫普的一栋哥德式房屋取景，而部分内景则在伦敦的摄影棚拍摄。黑潭的桥段在英国的一座古老露天圆形竞技场拍摄，剧组花费了5个星期的时间拍完该桥段。剧组亦有在黑潭的北码头拍摄。在拍摄裴利隼女士将时间倒转的场景时，剧组使用缩时摄影，加上一个能模拟太阳的移动的照