Po wznowieniu zdjęć w 2011 roku odtwórcę głównej roli - majora Henryka Sucharskiego - Bogusława Lindę zastąpił Michał Żebrowski.
Rolę kapitana Mieczysława Słabego miał zagrać Eryk Lubos. W postać tę wcielił się Piotr Adamczyk.
Rolę podpułkownika Wincentego Sobocińskiego miał zagrać Jan Peszek. W postać tę wcielił się Jan Englert.
Rolę Porucznika Stefana Grodeckiego odgrywał początkowo litewski aktor Audrius Brużas. Po dwuletniej przerwie w powstawaniu filmu do roli zatrudniono Borysa Szyca.
Rolę Bernarda Rygielskiego miał zagrać Paweł Małaszyński.
Zdjęcia do filmu realizowano w Zielonce, Konstancinie-Jeziornie, Helu i Gdańsku (Polska) oraz Kłajpedzie i poligonie w Wismalukach pod Wilnem (Litwa).
Producenci filmu twierdzili, że przy pracach nad scenariuszem, Paweł Chochlew (reżyser i scenarzysta filmu) konsultował się z jeszcze żyjącymi obrońcami Westerplatte oraz z rodzinami już zmarłych żołnierzy. Innego zdania jest córka kapitana Dąbrowskiego - Elżbieta Chojka-Dąbrowska - według której, ani z nią, ani z rodzinami innych obrońców Westerplatte nikt na temat scenariusza nie rozmawiał.
Twórcy filmu poprosili kancelarię premiera o objęcie patronatu nad produkcją. Ta po przeanalizowaniu scenariusza przez zespół historyków odmówiła udzielenia patronatu, ponieważ znalazł się w nim fragmenty, w których m.in. pijany żołnierz sika na portret marszałka Rydza-Śmigłego, obrońcy Westerplatte biegają nago pod niemieckim ostrzałem, czy też nadużywają alkoholu.
Grupa Polskich filmowców (m. in. Filip Bajon, Jacek Bromski, Agnieszka Holland, Sławomir Idziak, Krzysztof Krauze, Michał Kwieciński czy Jerzy Stuhr) wystosowała list otwarty, w którym apelują do urzędników kancelarii premiera o poszanowanie niezależności twórców Tajemnicy Westerplatte, którym odmówiono patronatu oraz grożono odebraniem państwowej dotacji do produkcji.
Okres zdjęciowy trwał od 8 września do 11 listopada 2009 roku. Następnie zdjęcia do filmu wznowiono w listopadzie 2011 roku.