Bukan Cinta Malaikat diarahkan bersama oleh Aziz M. Osman dan Herdanous Larobu yang turut menulis skrip dan mengolah cerita. Ace Motion Pictures dan Ganesa Perkasa Films mengendalikan urusan penerbitan, sementara Empire Film Solutions mengendalikan urusan pengedaran. Filem ini menjalani penggambaran pada Oktober 2016 dan beberapa lokasi penggambaran termasuk Makkah, Madinah, Arab Saudi; Bandung, Indonesia dan Terengganu, Malaysia.[6]

Filem ini menggabungkan pelakon dari Malaysia dan Indonesia.[6] Nora Danish yang sebelum ini berlakon dalam beberapa filem arahan Aziz, memegang watak sebagai Dewi. Ashraf Muslim yang memegang watak Adam, mengakui sukar untuk menggalas wataknya memandangkan ia jauh daripada perwatakan sebenar.[4] Pelakon Indonesia, Fachry Albar yang terkenal dengan peranan filem dan sinetron, memegang watak sebagai Reyhan, sukarelawan Muslim Care,[7] manakala Donita memegang watak sebagai Aliyah.[8][4]