2011年10月12日，《機密真相》在亞特蘭大正式開拍，總共拍了四十八天。本片跨越好幾個領域，舉凡航空公司與藥物濫用。這需要十分專業的技術顧問，幫忙選角、幫忙搭建場景，不僅要取信一般觀眾，還要說服那些領域的圈內人。史塔基說：「這種規模的電影，肯定需要大批技術顧問。我們請來飛機駕駛，請教飛行技巧，以及意外發生的時間點。此外，本片演出國家安全運輸委員會的調查過程，所以聘請委員會的技術顧問，確保忠實呈現空難的調查過程。如果本片出現維安人員或FBI，我們也會請教專家，確保每個細節正確無誤。」
說到本片的飛航顧問，其中一位就是萊瑞古里奇。他當過空軍，也開過客機，他藉由飛行模擬器，指導丹佐華盛頓與布萊恩傑瑞提，等到正式拍攝飛行鏡頭，他就親臨片場監督。多虧萊瑞古里奇的指導，丹佐華盛頓與布萊恩傑瑞提在哈茲費爾德傑克遜國際機場完成飛行模擬器訓練。他們坐在駕駛艙的儀表板前面練習，學會控制飛行高度、速度、海拔等，把飛行化為本能。此外，他們還演練那架失事飛機的飛行流程，複習劇情。
萊瑞古里奇說：「製片希望演員瞭解駕駛的責任，發生緊急狀況時，駕駛該如何反應，他有什麼責任？該如何和機組人員互動？丹佐華盛頓飾演機長，他很好奇駕駛的責任及工作環境。」訓練課程從熟悉駕駛座、認識儀表板開始。萊瑞古里奇說：「我們把飛行儀器切割成幾個部分，引擎、阻力板、減速板等。等這些說明完畢，我們再來介紹駕駛最重視的工作，機艙內部檢查。」
飛行模擬器確實幫了丹佐華盛頓大忙，他從此瞭解飛行技巧，還覺得很好玩。丹佐華盛頓說：「飛行模擬器很好玩，駕駛員都是這樣做訓練，幫助很大。我的工作很有趣，上一部電影學習開火車，這一部學習開飛機。」此外，塔瑪拉圖尼以及娜丁維拉茲蓋茲飾演南方航空的空服員，前往高階空服員訓練學院修了幾門課，學習空服員章程與空難緊急處理。
美術指導尼爾森柯斯塔斯以及設計部門負責構思本片的視覺氣氛。柯斯塔斯和丹佐華盛頓合作過《衝出逆境》，他回憶自己初次讀到這份劇本時心蕩神迷。除了空難，柯斯塔斯還發現其他難以設計的場景：「本片一大難題，就是重建並詳述魏德克的生命歷程，把他的生活片段植入環境與實際事物中，讓觀眾相信，讓觀眾保持熟悉感。」
魏德克和妮可的美術設計，走的是「拼湊」路線，因為他們的人生就像碎片。柯斯塔斯發現到：「除了航空公司和機場比較光鮮亮麗，其他場景都很黯淡。牆上油漆剝落，牆上物品搖搖欲墜，就彷彿主角的世界正在崩解。無論是房裡的照片、牆的顏色或佈景，只要和個人世界有關，都必須小心揀選，畢竟要在很短的時間內，介紹他們的過去。」
柯斯塔斯透露，羅勃辛密克斯對美術設計的要求就是逼真。「說到空難與空難調查，你可能會接洽飛機製造商、航空公司，所有元素都盡量真實可信。」柯斯塔斯表示：「本片探討的主題不是空難，而是傷痕累累的迷途靈魂如何贖罪。魏德克後來變了，他總算願意試著瞭解，自己的決定如何波及他人，這時美術設計一定要有贖罪的風格。」
《機密真相》不僅如實拍出刺激的空難，還深入剖析主角的個性與生命歷程。自從拍攝第一部電影《阿甘正傳》，羅勃辛密克斯和攝影指導唐柏格斯已經合作多年，他們繼《浩劫重生》以後，再度合拍《機密真相》。儘管睽違多年，但唐柏格斯發現「不久就找回熟悉的感覺」。唐柏格斯永遠喜歡和羅勃辛密克斯合作。他說：「羅勃辛密克斯是我目前合作過最優秀的導演。」
比起前幾部電影，本片預算有限。唐柏格斯回憶起：「我和羅勃辛密克斯縮短準備期，一開始壓力就很大。時間很緊湊，每天都要制訂或修改拍攝計畫，隨時化解後勤補給的問題。舉凡繁複的飛機場景、演員調度、場景佈置，還有最重要的，盡可能拍出延續性。」唐伯格斯和羅勃辛密克斯都合作二十五年，自然習慣同步作業，加快拍攝速度。為了強調劇中角色吸毒，羅勃辛密克思和唐柏格斯決定以Steadicam穩定架，讓攝影機「浮動」起來。其餘時間採用傳統拍攝手法，藉由移動式攝影機反映魏德克的心理狀態。
唐柏格斯說：「我們先敲定拍攝目標與風格，這部分要看主角的心路歷程。羅勃辛密克斯希望盡量利用攝影機，傳達魏德克的心境。他還清醒的時候，攝影機保持平穩；他喝醉的時候，攝影機通常移到他的臉部高度。我們也會轉換焦距，從寬焦距到極寬焦距都有，此外也會調整攝影機的移動速度。」最近唐柏格斯還採用數位拍攝技術，《機密真相》使用Red Epic攝影機，出名的輕薄短小，很適合拍攝機內鏡頭，方便在狹窄機艙內移動。
前置工作期間，羅勃辛密克斯預覽空難鏡頭。他和唐柏格斯花不少時間，想辦法營造飛機上下顛倒的錯覺，他們很早就確定非Red Epic莫屬了 。唐柏格斯說：「我們早就知道本片的需求，這台攝影機必須符合Steadicam穩定架的規格，還要能夠手持拍攝、高速拍攝，體積也要夠小，可以拿進狹窄的駕駛艙。我覺得Red Epic攝影機最適合了，我們整部片都用Red Epic拍攝，甚至在直升機前面架設三台Red Epic。這些創舉，只有Red Epic辦得到。」 |
