Fabrice Du Welz avait vingt ans lorsque l'affaire Dutroux a éclaté : "je pensais naïvement que le monde des adultes était un lieu rassurant et bien organisé. Et comme beaucoup de gens de ma génération, je me suis fracassé sur une histoire dantesque, avec de la rétention d'informations, de l'absurde, du ridicule, de la médiocrité, de la négligence."
Il a toujours eu en tête l'idée de porter cette histoire à l'écran mais avait conscience que cela était délicat : "Et quand j'ai commencé à évoquer l'idée d'un film « inspiré » de l'affaire Dutroux, je me suis retrouvé face à un bloc d'hostilité. Il fallait que je trouve le bon axe, le bon regard, la bonne distance, sans jamais heurter les victimes."
Le réalisateur Fabrice Du Welz et le co-scénariste Domenico La Porta ont effectué un travail de recherches exhaustif à partir de sources officielles, parfois difficilement accessibles. Du Welz précise : "Nous sommes restés très factuels et la formation d'avocat de Domenico a beaucoup joué dans la construction du script. Nous aurions pu tenter de lier les nombreux foyers criminels d'une organisation immorale qui s'étend bien au-delà du scandale pédophile, mais nous avons choisi de trancher à hauteur de la conscience d'un homme traumatisé par la culpabilité. Nous avions donc une matière très documentée et, dans le même temps, l'histoire est si rocambolesque qu'on peut avoir du mal à y croire. D'où la nécessité de trouver un juste milieu pour que le récit soit crédible."
Si Le Dossier Maldoror s'inspire d'une affaire réelle, il reste un film de fiction rappelle le réalisateur : "J'ai voulu pousser mon récit vers la fiction, jusqu'à l'uchronie, jusqu'au fantasme de justice dont nous avons été privés par ses nombreux dysfonctionnements." C'est en voyant Once Upon a Time... in Hollywood et son traitement de l'affaire Manson, que Fabrice Du Welz a eu un déclic : "je pouvais faire un vrai film de cinéma, tout en rendant un peu de dignité à ceux qui ont été bafoués dans l'affaire. Car mon principal souci était de réaliser un film de cinéma pour qu'il soit le plus haletant possible, tout en étant à hauteur d'homme."
Le réalisateur voulait signer un thriller policier dans la tradition du cinéma français des années 70, à la manière de La Femme flic d'Yves Boisset. Il s'est aussi inspiré de Sidney Lumet, en particulier The Offence, "avec son ancrage réaliste", et de William Friedkin, "cinéaste qui me guide particulièrement : son traitement quasi documentaire, de French Connection à L'Exorciste, permet une approche psychologique avant d'entamer une exploration du mal métaphysique qui gangrène la société."
Ses autres références étaient Memories of Murder de Bong Joon-ho et surtout Zodiac de David Fincher "dont la richesse, à tous points de vue, était un vrai point de référence".
Le Dossier Maldoror est une référence aux Chants de Maldoror de Lautréamont qui, en 1869, comme l'explique le réalisateur, "explorait le mal à son époque. Comme lui, j'ai voulu sonder l'essence du mal, l'impunité avec laquelle il se propage, et ses conséquences, mais à une époque que je connais mieux : la mienne."
En faisant les repérages, il est apparu au réalisateur qu'il était primordial d'ancrer l'histoire à Charleroi "où l'affaire continue à contaminer la population. Une ville industrielle, très riche au XIXème siècle et frappée aujourd'hui par une forte misère sociale et économique. [...] Il était fondamental d'approcher le prolétariat qui y vit, la population issue de l'immigration sicilienne qui a travaillé dans la mine, avec la plus grande dignité possible."
Les seconds rôles du film ont d'ailleurs été trouvés dans les rues de Charleroi. Fabrice Du Welz tenait à ce que la population locale soit en première ligne et fière du film.