ティーザー予告は『スーサイド・スクワッド』の上映時に劇場で初公開され、2016年8月4日にオンラインで公開された。データ分析会社のリッスンファースト・メディアによると、その週に公開された全ての予告編の中で最もTwitterのエンゲージメントが多かった。全長版の予告編は2016年12月14日に公開され 、また5分間のプロローグが『ローグ・ワン/スター・ウォーズ・ストーリー』のIMAX上映の前に流された。メディア計測会社のコムスコアによると『ダンケルク』はその週で最も議論された予告編であり、またYouTubeの視聴者数は2000万人に及んだ。プロローグは『キングコング: 髑髏島の巨神』のIMAX上映前に再び劇場で公開された。フッテージはシネマコン2017で高評価を得た。ワーナー・ブラザースはNBAと提携により2017年のプレーオフでテレビスポットを放送した。次の予告編は公式ウェブサイトでカウントダウンした後に2017年5月5日に公開された。『ダンケルク』は再びコムスコアの調査でその週で最も議論された映画となった。
2016年1月までにハンス・ジマーは作曲を始めていた。2017年4月5日にほぼ終わりかけており、5月のハンス・ジマー・ライブ・オン・ツアーの開始までには完了する見込みであることを明かした。サウンド・トラックの数曲はローン・バルフやベンジャミン・ウェルフィッチとの共作となっている。
主要撮影は2016年5月23日にフランスのダンケルクで始まり、翌月にはオランダのユルク、イギリスのドーセットのスワネージとウェイマス、アメリカ合衆国カリフォルニア州ランチョ・パロス・ベルデスのポイント・ビンセント・インタープリティブ・センターと灯台で行われた。ダンケルクでの撮影は史実の撤退作戦と同じ場所で行われた。撮影中は6000余りのエキストラが使われた。ノーランは映画の台詞がごくわずかしかなく、ディテールのみで群衆場面のサスペンスを演出するため、サイレント映画を研究した。パイロットを演じるトム・ハーディは撮影スケジュールの多くをコックピットの中で過ごし、他のキャストやスタッフの前にほとんど姿を見せなかった。撮影にはIMAX65mmと65mmラージフォーマットフィルム・ストックが用いられ、IMAXカメラが手持ちで使われた。ノーランはフランス海軍駆逐艦マイレ＝ブレゼを含む実際の軍艦を撮影のために修理した。2機のスーパーマリン スピットファイアMk.IAsと1機のスーパーマリン スピットファイアMk.VB, および イスパノ・ブチョンがメッサーシュミット Bf109Eに仮装されて空中戦の場面で使われた。1台のIMAXカメラは戦闘機に装着され、最大限の視覚効果を得るために水没させられた。CGIの使用を避けるために厚紙を切って作った兵士や軍用車のプロップを使って大軍隊を表現した。ハインケル He 111 と ユンカース Ju 87 の2種類の爆撃機は大型ラジコンを使って撮影し、英仏海峡に墜落させた。撮影後にCGIでリアリティが追加された。
2015年末、トム・ハーディ、ケネス・ブラナー、マーク・ライランスに、アンサンブルの助演キャラクターとしての出演交渉が行われた。2016年3月、フィン・ホワイトヘッドが主役の1人としてキャスティングされ、その直後にジャック・ロウデン、アナイリン・バーナード、ワン・ダイレクションのハリー・スタイルズ、翌月にキリアン・マーフィー、さらに5月にジェームズ・ダーシー、バリー・コーガン、トム・グリン＝カーニーが加わった。ダンケルク撤退に、若く未熟な兵士たちが係わっていたことを知ったノーランは、浜辺の場面には若手の無名俳優起用を決めていた。
ストーリーは、トミーらが敵から逃げ救援を待つ『陸』の一週間、ドーソンらが民間船として救援に向かう『海』の一日、そして海岸で救助を待っている帰国を決めたイギリス軍の兵に襲い来るドイツ軍の戦闘機を迎撃するファリアら『空』の一時間の三幕をそれぞれ時間を並行させながら進行していく。『陸』の一週間の最後の一日からは『海』と、そしてその2つの最後の一時間は『空』とクロスしていく。
体重が1トン前後になるヘラジカは道路で交通事故に遭うことがある。その体重ゆえに衝突衝撃で乗車している人間は元より車両にも多大な影響を与える。視界の悪い屈曲部などで衝突した車両にあっては、時に運行できなくなるほど大破する。北欧では事故に遭ったヘラジカ（エルグ、エルク）により雪上に数mにわたって血染めの路面になり観光客を驚かすことがあり、日本国内における野生動物保護における小動物の警告や注意喚起とは若干主旨が異なる。群れのいる地域や生息が確認されている地域では「野生動物に注意」と共に「エルグに注意」の交通標識がありヘラジカの絵が描かれ衝突事故への注意を喚起している。日本国内においても、エゾシカが増加している道東・道北では群れが活発に移動する春や秋を中心に衝突事故が多発するため、ビラなどで注意喚起が行なわれる。エゾシカはニホンジカの中でも成体が100キログラムを超える大型の亜種であり、衝突すると車両が大破することがあるため、注意が必要である。なお、競馬用の競走馬の体重は500キログラム程度である。シカと鉄道車両との衝突事故は長年の懸案であるが、ライオンの糞尿を線路に振り撒くという方法が考案実用化されてから事故は激減した。シカがライオンの匂いに怯えて線路に立ち寄らなくなるからである。しかし、減少したとはいっても個体数が多いために、北海道では根室本線を中心に毎日のように衝突事故が発生することがある。自動車とエゾシカの衝突例も非常に多い。エゾシカは自動車を怖がらず、クラクションを鳴らしても逃げなかったり、路上で立ち止まる性質があり、高速で正面から近づいても逃げずに正面衝突にいたる事例が多い。特に北海道では自動車もスピードを出すため、エゾシカに気づいてからクラクションを鳴らしてもエゾシカは逃げず、ぶつかる場合が多い。根室管内だけでも、1年間に300から400件の衝突事故があり、平均すると1日1件以上となる。シカと列車の衝突事故の原因が究明されるなかで、シカは鉄分を摂取するために鉄道敷地内へ入り、線路を舐めるのが原因で列車と衝突することが発見され、シカの誘引材が開発され、2016年度グッドデザイン賞を受賞した。