Com al octubre de 1937 el govern s'havia establert a Barcelona, la oficina de producció es va instal·lar al edifici del Comissariat de Propaganda que la Generalitat. Max Aub s'encarrega de traduir al castellà el guió, i per la seva vinculació amb els ambients teatrals -era el secretari del Consejo Nacional de Teatro- ajudà a Malraux a escollir als actors. També s'encarregà de buscar les localitzacions que representen el front de Terol. A la pel·lícula podem veure Tarragona, Cervera, Collbató, el Funicular de Montserrat, el camp d'aviació Canudes del Prat, i també els carrers de Barcelona de Santa Anna, Montcada, Call, i el Poble Espanyol. Es va començar a rodar el 20 de juliol de 1938, coincidint amb l'inici de la batalla de l'Ebre, als estudis Orphea de Montjüic.
La proximitat dels dipòsits de carburants del port, obligaven aturar el rodatge cada vegada que bombardejaven Barcelona. Com el bombardeigs eren cada vegada més freqüent, els talls de corrent elèctric eren constants, les filmacions no avançaven, i al laboratori no podien revelar la pel·lícula, perquè un tall o una fluctuació del subministrament del corrent elèctric, malmetia tot el material processat. Per aquest motiu decidiren enviar tot el material rodat a França, el procés de rodatge s'alentia, les tomes no es podien veure fins vuit dies després de filmar-les, i sovint no arribaven a Barcelona abans de quinze dies (degut a la guerra i als enllaços entre els avions de París i Tolouse). Quan havia que repetir alguna escena calia buscar els figurants que havien intervingut, tornar a construir els decorats, i com les condicions lumíniques exteriors havien canviat complicaven extraordinàriament el rodatge.
De França també van portar el material necessari per la filmació: Les cameres, els focus, travelling, la pel·lícula verge, el maquillatge i el sabó desmaquillador, perquè havia escassetat de tot. Es rodar amb só directe però, degut a les grans dificultats tècniques, fou necessari tornar a sonoritzar la pel·lícula a París, circumstància que Max Aub aprofità per doblar amb accent estranger al actor Pedro Codina (el pilot Schreiner).
Per les seqüències exteriors disposaven de l'únic avió Potez que quedava al exercit, i construïren una replica de la meitat de avió, en fusta, per utilitzar-lo al estudi. Les batalles aèries es van filmar amb un Fokker prop de Cervera, però van ser interceptats per tres avions enemics, salvant-se dels Messermiths de miracle.
Les enormes limitacions materials i de mitjans tècnics van obligar a suprimir les seqüències on apareixien tancs perquè l'exercit els necessitava al front. Tampoc es rodaren les escenes de les vaques, al no trobar-les en tot els Pirineus.
Les lluites entre els sindicats, van malmetre la filmació de la famosa escena del canó, què no podien repetir al no tenir cap canó, ni cotxe de recanvi. Empenyeren el vehicle sense motor en un carrer de Tarragona que tenia molta pendent, i al agafar la primera cantonada s'estimbà. El conductor, imposat pel sindicat d'acròbates, confessa a Malraux que no sabia conduir, i no van trobar cap cotxe igual per completar la filmació.
El 20 de gener de 1939, del despatx de producció a la Diagonal, l'escriptor veu desfilar pels carrers de Barcelona multitud de refugiats que marxen a l'exili, e intenta accelerar el procés de rodatge per acabar la pel·lícula. Després de filmar la voladura del pont, al sortir dels estudis Orphea, observa que les tropes franquistes avancen cap a Barcelona. Immediatament decideixen carregar en un camió la “carlinga” del avió i tot el material necessari, i marxen amb tres cotxes amb els tècnics i els actors imprescindibles per acabar-la.
La tarda del 26 de gener a Figueres, s'assabenten de la caiguda de Barcelona i prossegueixen cap a la frontera però, degut al allau de refugiats camí de l'exili, no poden continuar i deixen el camió a uns quilometres de Bourg-Madame, arribant a França per Cerbère. El 5 de febrer Max Aub pot recuperar el camió, i filmen als estudis Joinville de París, les escenes que faltaven de l'avió en tres dies.
Amb els diners que queden adquireixen imatges d'arxiu de vistes aèries, roden algunes escenes a Villafranche de Rouergue, però encara faltaven onze seqüències. Al no haver cap possibilitat material de continuar la pel·lícula, munten i sonoritzen el material existent, gràcies al suport financer del aviador, aventurer, i ocasional productor francès Edouard Corniglion-Molinier.
El 19 de juliol de 1939, quan la guerra s'havia perdut, i funció propagandista de Sierra de Teruel era inoperant, Malraux fa una projecció a París per al Dr. Negrín i la resta dels membres del gabinet al exili. Els problemes de la pel·lícula no acaben amb aquesta projecció privada, més aviat podem afirmar que s'inicia una llarga i complicada història: perquè uns dies més tard el pacte germano-soviètic acaba amb la estratègia propagandista antifeixista que representaven els Fronts Populars, la pel·lícula es inoportuna i el govern Francés de Daladier la prohibeix al setembre.
Al esclatar la Segona Guerra Mundial França es envaïda per Alemanya, la Gestapo troba Sierra de Teruel als laboratoris Pathé de París, i destrueix el negatiu i les copies positives. La ràpida invasió de França per les tropes alemanyes, va ocasionar un gran èxode de jueus, exiliats demòcrates dels països centreuropeus, i republicans espanyols. Als Estats Units es van crear diversos comitès d'ajuda per treure de França a aquestes persones, des de Marsella operava el American Aid Center a traves del consolat americà. Al sud de França també operava, des de mitjans del mes d'agost de 1940 Varian Fry agent del Emergency Rescue Commitee de Nova York, que al desembre d'aquell any quan tornava de un viatge a Niza, al trobar a Malraux en el tren li va oferir marxar. L'escriptor, que acabava de arribar de la zona ocupada y vivia prop de Toulon, declinà la invitació perquè volia continuar lluitant pel seu país.
Al gener al assabentar-se de la destrucció de la pel·lícula, demanà a Fry que salves la copia que tenia Malraux, la única que existia de la pel·lícula, donant-li poders per lliurar-la a Archibald McLeish (director de la Library of Congress).
El 25 de juliol el Departament de Estat envia un telegrama a la Library of Congress, i quan la resposta arriba a Marsella, l'agent havia estat expulsat per les autoritats de Vichy. Malraux la porta consolat, però no la poden enviar perquè la copia es de nitrat. Quan Fry s'assabenta que Sierra de Teruel no ha arribat als Estats Units escriu el 21 de novembre una carta personal a McLeish explicant-li el problema. Quatre dies després el director de la Library of Congress reclama al Departament d'Estat la pel·lícula, que donà instruccions el 17 de gener de 1942 al consolat de Marsella.
La pel·lícula arriba finalment a mans de McLeish el 2 de juny, però Malraux mai va saber que les seves gestions havien prosperat i que la seva copia s'havia salvat. Al acabar la segona guerra mundial va aparèixer una altre copia guardada dins les caixes de Drôle de Drame de Marcel Carné -produïda per Corniglion-Molinier- per error o per la perspicàcia d'algun empleat anònim del laboratori.
