《天下无贼》的主要拍摄地位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县的拉卜楞寺。拉卜楞寺是藏传佛教格鲁派六大寺院之一，也是世界被誉为“世界藏学府”的地方。电影中的许多场景，特别是关于“贼头”王薄和王丽保护傻根平安到家的部分，都是在这里拍摄的。此外，虽然电影的主要戏份集中在北京拍摄，包括在小汤山某科技园中的大棚里搭建的“无中生有”号火车，但甘肃的取景也为电影增添了独特的风情。