1940年初，在德国攻占法国前夕，瑞士里克特男爵向英国大使大卫凯利建议采取和平态度，因为抵抗纳粹无异于以卵击石，而凯利拒绝接受他的建议，并宣称英国将抗战到底。与此同时，英国皇家空军上将道丁已经察觉到一场大战迫在眉睫，他需要更多的飞机和飞行员，不愿在欧洲大陆分散兵力。不久之后，邱吉尔首相宣布大不列颠之战正式开战。为保卫英国，皇家空军立即全力展开准备工作，以投入铭记史册的空中战役。事实证明，经过速成训练的年轻飞行员收效甚微、损失惨重，因为他们没有实战经验，无法抵御心狠手辣的德国对手。随着德国空军奔袭皇家空军机场，盟军开始反击。戈林下令实施“鹰日”行动，纳粹丧心病狂的空袭由此达到高潮。由于德军的疏忽大意，皇家空军战机侥幸轰炸了柏林，狂怒的希特勒命令将伦敦夷为平地……幕后花絮拍摄本片无疑需要大量二战时期战机，1965年9月，制片人哈利萨尔兹曼（Harry Saltzman）和本杰明菲斯（Benjamin Fisz）与前轰炸机组指挥官哈米什马哈迪（Hamish Mahaddie）上校取得联系，希望由他来寻找二战飞机并协商使用。最终，共有100架飞机出现在片中。在马哈迪的帮助下，制片方发现在英国还有109架“喷火”式战斗机，可最终只找到27架，而且只有12架能升空。马哈迪还联系到了6架“飓风”式战斗机，其中的3架仍可以飞行。本片让这些二战飞机得以保存下来，其中甚至还有一架难得一见的“喷火式”Mk II型战斗机。在大不列颠之战期间，皇家空军使用的“喷火”式战斗机多为Mk I型，可到影片拍摄时，已经无法找到能飞的该型战机，于是制片方只好用9种不同型号“喷火”式战斗机替代，为保持一致，剧组在机身上做出相应调整。制片方还使用了一架“喷火”式双座教练机作为拍摄平台，以从机群内部拍摄出真切的空战画面。加拿大人鲍勃戴默特（Bob Diemert）修复出一架罕见的“飓风”XII型战斗机，并在片中亲自驾驶。另外，影片主要的航拍平台是一架B-25米切尔中型轰炸机。在德军方面，制片方集合了32架CASA 2.111双引擎轰炸机，这种飞机由西班牙制造，是德国Heinkel He-111H-16轰炸机的变种。还有27架衍生于德国梅塞施密特Bf 109的Hispano Aviación HA-1112 M1L “Buchon”，这种同样由西班牙制造的战斗机与Bf 109Es非常相近，剧组加装了仿真机枪和航炮及机尾支柱，并去掉了圆形翼尖。在影片拍摄结束后，剧组将一架HA-1112赠送给德国联邦国防军空军博物馆，它被改装为梅塞施密特Bf 109 G-2，机身上还画有德国王牌飞行员古斯塔夫荣德尔（Gustav Rödel）的徽章。为了在片中重现荣克87型“斯图卡”俯冲轰炸机，剧组改装了两架Percival Proctor教练机，以伪装成半尺寸的斯图卡。在拍摄俯冲攻击场景时，剧组使用了无线电遥控的大型航模。另外，剧组还制作了Heinkel He-111轰炸机航模，以拍摄该型飞机在英吉利海峡上空被击毁的场景。除去作战飞机外，制片方还使用了两架荣克52型运输机。本片在英国达克斯福德、德布登、北维尔德和霍金格取景拍摄，这些地点都曾参加大不列颠战役，为营造出“鹰日”的猛烈空袭，剧组炸毁了一座位于达克斯福德的二战机库。二战时期的轰炸机基地Bovingdon也出现在本片中。英国的恶劣天气向来举世闻名，为了呈现出1940年夏季万里无云的晴空，有些仰拍画面只能在西班牙取景，而俯拍画面则全都在云层之下拍摄。当时的伪装技术已经发展到难以从地面或天空的背景中分辨出飞机，所以剧组只好在可能的情况下将云团当作背景。影片开始不久的敦克尔克大撤退场景在西班牙的Huelva海滩拍摄，后来主创人员才得知那里是盟军实施“谍海浮尸”计划的地点，当时一具携带假文件的盟军军官尸体被冲上Huelva海滩，德军相信了文件内容，认为撒丁岛和希腊才是盟军的真正目标，不久后，盟军在西西里成功登陆。《伦敦上空的鹰》以其壮观的飞行场景著称，它的恢宏规模超越了以往任何一部电影，在随后的30多年间，很多电影及电视作品都选用了片中画面，制片方也为此付出了高昂代价，本片在当时是拍摄投入高达1300万美元的大制作，但最终却因票房惨淡而亏损了1000万。