Le Promeneur d'oiseau est une coproduction sino-française, majoritaire chinoise. Il s'agit de la deuxième coproduction officielle depuis que le traité a été mis en place entre la France et la Chine en 2010 après Lao Wai, de Fabien Gaillard. Le Totem du loup, de Jean-Jacques Annaud, en a également bénéficié en 2013.
Le projet du Promeneur d'oiseau, tourné en Chine et joué par des acteurs exclusivement chinois a été motivé par le succès en Chine du Papillon, le précédent long-métrage de Philippe Muyl. Le film, qui n'est pourtant jamais sorti en salles sur le territoire chinois, a été vu par près de 15 millions de personnes. Plus encore que le film, la chanson du générique de fin du Papillon est extrêmement connue en Chine. Quand Nicolas Errera, le compositeur, l'a fait écouter à Jackie Chan (il composait alors la musique de Shaolin), celui-ci s'est mis à la fredonner. Il la connaissait par coeur.
Le Promeneur d'oiseau fut filmé dans les bourgades montagneuses du Guangxi, à l'extrême sud de la Chine, durant 45 jours. Le tournage se déroula notamment à Yangshuo, le village dans lequel tente de retourner le grand-père et sa petite-fille, mais également à Guilin, près de Sanjiang et dans des villages de la minorité Dong. Une partie du film se déroulant à Pékin, les scènes correspondantes furent aussi tournées sur place.
Philippe Muyl a eu beaucoup de mal à dénicher l'enfant qui interprète la petite Ren Xing dans le film. C'est à l'issue d'un casting de 200 candidates que l'actrice Yang Xing Xi a été retenue. Non seulement le réalisateur fut étonné de la vivacité, de l'intelligence et de la ténacité de l'enfant, mais elle s'entendait de plus à merveille avec celui qui allait être son grand-père, Li Bao Tian.
Le réalisateur français a assumé le fait que son film n'ait pas de parti pris contre la politique chinoise contemporaine. Il souhaitait simplement montrer à quel point la Chine est un pays magnifique. Malgré tout, une scène fut légèrement raccourcie pour ne pas froisser le gouvernement. Il s'agit d'une séquence où un bus tombe en panne, à l'origine plus longue, pour montrer l'attente des voyageurs mais en partie coupée pour retranscrire l'efficacité du système de transport du pays.