Les droits d'adaptation cinématographique du livre de James Bradley ont été achetés par DreamWorks Pictures en juin 2000, le producteur Steven Spielberg ayant engagé William Broyles pour écrire les premiers brouillons avant que le réalisateur Clint Eastwood fasse réécrire le scénario par Paul Haggis.

Alors qu'il menait des recherches sur la perspective japonaise de la bataille, notamment sur le Général Tadamichi Kuribayashi, Eastwood a décidé de réaliser un film compagnon, Lettres d'Iwo Jima, entièrement tourné en japonais, les deux films étant produits dos à dos.

Jared Leto a d'abord été engagé pour jouer Rene Gagnon mais a dû se retirer en raison d'une tournée avec son groupe, Thirty Seconds to Mars.

Le fils de Clint Eastwood, Scott Eastwood, et Bradley Cooper ont tous les deux auditionné pour l'un des rôles principaux ; Scott a finalement obtenu le rôle plus petit du Caporal Roberto Lundsford.

Flags of Our Fathers a été tourné sur 58 jours, et bien que l'histoire dépeigne le point de vue américain de la Bataille d'Iwo Jima, le tournage a eu lieu presque entièrement en Islande et en Californie du Sud, avec quelques scènes tournées à Chicago.

Le tournage principal s'est achevé au début de 2006, peu avant le début de la production du film compagnon Lettres d'Iwo Jima en mars 2006.

Le budget du film a initialement été fixé à 80 millions de dollars, plus tard rapporté par Variety à 55 millions de dollars, bien qu'il ait finalement généré seulement 65,9 millions de dollars dans le monde entier contre un coût de production estimé à 90 millions de dollars.

Au Festival de Cannes 2008, Spike Lee a publiquement critiqué Eastwood pour ne pas avoir apparemment dépeint les Marines noirs dans le film ; Eastwood a réagi avec colère en disant que Lee devrait « la fermer », bien que des Marines noirs apparaissent en réalité dans plusieurs scènes et dans les photographies historiques du générique de fin.

Steven Spielberg a par la suite intercédé pour servir de médiateur entre Eastwood et Spike Lee, après quoi Lee a envoyé à Eastwood une copie d'un de ses films pour une projection privée comme geste de réconciliation.

Des enquêtes ultérieures du Corps des Marines américains ont révélé que deux des soldats qui ont hissé le drapeau dépeints dans le film ont été mal identifiés : John Bradley (jusqu'en 2016) et Rene Gagnon (jusqu'en 2019) ont ensuite été découverts comme n'ayant pas été parmi les vrais leveurs du deuxième drapeau, qui étaient en réalité Harold Keller et Harold Schultz, dont aucun n'apparaît dans le film.