Сюжет картины «Ледокол» основан на реальных событиях: в 1985 году ледокол «Михаил Сомов» (в фильме его переименовали в «Михаила Громова») был зажат тяжёлыми льдами и оказался в вынужденном дрейфе вблизи побережья Антарктиды. В течение 133 дней экипаж судна боролся за жизнь и пытался выбраться из ледового плена. На помощь «Сомову» из Ленинграда был направлен ледокол «Владивосток» — экспедицию возглавил опытнейший полярник Артур Чилингаров.

За свою историю ледокол «Михаил Сомов» трижды попадал в ледяной плен — в 1977, в 1985 и в 1991 годах.

Перед съёмками фильма Пётр Фёдоров, исполнивший роль капитана Петрова, встречался со своим прототипом — капитаном «Сомова» Валентином Родченко, который был удостоен звания Героя Советского Союза после окончания дрейфа.

Производством картины «Ледокол» занималась «Продюсерская фирма Игоря Толстунова» («ПРОФИТ»), выпустившая в 2013 году фильм-катастрофу «Метро». Съёмки ленты стартовали 19 апреля 2015 года в Мурманске на первом в мире надводном судне с атомным двигателем «Ленин» (хотя «Михаил Сомов» — дизельное судно) — действующем городском музее, который закрыли для посетителей на весь подготовительный и съёмочный период. Также съёмочная группа работала в Санкт-Петербурге (для съёмок был задействован ледокол «Ермак»), все интерьерные сцены сняты в декорациях. Съёмочный процесс завершился в июле 2015 года.

Чтобы ледокол «Ленин» был похож на судно, находящееся в антарктическом дрейфе, его тщательно задекорировали бутафорским снегом. Специально для съёмок была сконструирована парафиновая система для создания эффекта обледенения — от лёгкой изморози до тяжёлых наледей. Кроме того, тёртый парафин использовали для крупных планов — он больше всего похож на настоящий снег. Для декорации судна и создания вьюги было задействовано более 12 видов синтетических снегов, ушло 7 тонн парафина и такое же количество бумаги.

За достоверность происходящего в кадре отвечал консультант проекта — почётный полярник, капитан «Михаила Сомова» с 1998-го по 2014 годы Юрий Настеко. Его участие в фильме не ограничилось ценными советами — он исполнил роль члена команды, принимающего на борт ледокола вертолет.

«Эта история драматургически очень интересна: члены экипажа оказываются в замкнутом пространстве и не знают, выживут они и вернутся ли домой», — говорит режиссёр фильма Николай Хомерики. — «И их героизм в том, чтобы выдержать, не упасть духом, продолжать жить, верить и оставаться человеком в любой ситуации».