Le riprese di Allied - Un'ombra nascosta sono iniziate nel febbraio del 2016 e inizialmente hanno avuto luogo a Londra per poi proseguire, nel maggio dello stesso anno, nelle Isole Canarie, utilizzate come location per le scene della pellicola ambientate in Marocco.
Le riprese del film sono iniziate a Londra con le scene relative alla casa di famiglia, situata nei pressi di Christchurch Hill e Willow Road a Hampstead. Anche la zona di Southwark è stata utilizzata per queste sequenze, in particolare Pullens Yard.
Al fine di non superare le spese inizialmente previste dai produttori, molte delle scene del film sono state girate in una ex fabbrica di Gillette poiché, secondo il supervisore degli effetti visivi Kevin Baillie, la maggior parte dello spazio rimanente in studio era stato occupato da produzioni come Star Wars e i film della Marvel.
Nel maggio del 2016 le scene ambientate a Casablanca sono state girate a Gran Canaria, nelle Isole Canarie. Robert Zemeckis, il regista di Allied - Un'ombra nascosta, ha affermato che le isole sono state scelte dopo che la ricerca di papabili location in Marocco si è rivelata una sfida troppo ardua a causa dell'architettura di città come Casablanca e Tangeri, che sono cambiate in modo troppo significativo rispetto al periodo in cui è ambientato il film.