A tradicional encenação da Via Sacra, realizada na cidade de Planaltina desde 1973, foi registrada pela equipe de filmagens para ser incluída em Sagrado Segredo. As filmagens aconteceram na quinta e sexta-feira santa de 1999.
Após conferir o material gravado em 1999, o diretor André Luiz Oliveira teve a ideia de transformar o documentário em um filme de ficção. Desta forma, no ano seguinte ele e sua equipe retornaram a Planaltina, agora já com um grupo de atores interpretando o cineasta e sua equipe.
O físico nucler indiano Amit Goswani participa pela primeira vez de um filme brasileiro.