Собственно, начало съемок фильма стартовало с попытки отобразить европейскую эстафету, которая должна была донести огонь от Олимпии до Берлина. К великому разочарованию Лени Рифеншталь, античные руины в Олимпии были не настолько живописными, как она рассчитывала. Алтарь, на котором зажигался олимпийский огонь, был жутко примитивным. К тому же в кадр бесконечно попадали либо автомобили, либо мотоциклы. В итоге съемки начала эстафеты оказались форменным образом сорванными. Лишь на четвертом бегуне съемочной группе Лени Рифеншталь улыбнулась удача. Того, кого они приняли за классического грека, оказался русским. Его звали Анатолий — его родители после революции эмигрировали в Грецию. Поначалу он отказывался сниматься в фильме, но потом проникся проектом, более того — ему понравилось изображать из себя киноактера.

После возвращения из Греции съемочная группа Рифеншталь расположилась в полузаброшенном замке Рувальд, который находился в непосредственной близости от Олимпийского стадиона. В парке замка были сооружены макеты спортивных объектов. И именно на этих макетах Рифеншталь и ее операторы искали оптимальные точки для осуществления съемок. В итоге к 1 августа 1936 года, когда открывалась Олимпиада, Рифеншталь и ее коллектив были «во всеоружии». Для того, чтобы снять всю церемонию открытия Олимпиады, пришлось задействовать 30 дополнительных кинокамер. Всего же эти события снимало около 60 операторов.

Несмотря на то что Рифеншталь заранее проигрывала все сюжеты и пыталась предусмотреть все моменты, не обошлось без накладок. Так, например, служащие СС попытались снять два звукозаписывающих аппарата, которые на канатах висели перед трибуной для официальных гостей. На самом деле это было распоряжение Геббельса. Рифеншталь парировала, что она лично все согласовала с фюрером, а потому не даст снимать аппаратуру. Переглянувшись, эсэсовцы покинули трибуну, видимо, решив не ввязываться в конфликтную ситуацию. Но на этом проблемы не закончились. Вскоре появился Геббельс, который был полон решимости убрать всю аппаратуру с официальной трибуны. Конфликт рисковал развиться, но именно в этот момент прибыл Геринг. Именно рядом с его местом находилась одна из кинокамер. Ни для кого не было секретом, что Геринг и Геббельс недолюбливали друг друга. Увидев кричащего и злобного Геббельса, Геринг тут же встал на сторону Лени Рифеншталь, заявив, что камеры ему нисколько не мешают.

Как признавалась в своих воспоминаниях Лени Рифеншталь, она почти не видела Олимпийских игр, так как была полностью погружена в киносъемки. Пытаясь сказать новое слово в документальном кино, она постоянно экспериментировала. Сначала хотела пустить подвижную камеру параллельно с дорожкой на 100 метров. Это могло дать уникальные кадры, но подобные действия мог запретить судья по легкоатлетическим соревнованиям. Но эта задумка была осуществлена на канале для гребных видов спорта. Там удалось уложить рельсы, по которым скользила камера. Она была в состоянии запечатлеть последний рывок лодок на финишной прямой. Кроме этого Лени планировала задействовать съемки с воздуха. Над стадионом запускался небольшой воздушный шар с переносной кинокамерой. Когда шар опускался, то его подбирали жители Берлина, которые знали, что за эту находку полагалось приличное вознаграждение, о чем сообщалось во многих газетах. Небольшие мобильные камеры, в которых находилось всего лишь пять метров пленки, также прикреплялись на седла участников конного многоборья. В большинстве своем получились размытые и смазанные кадры, однако некоторые из них Рифеншталь нашла в высшей мере интересными и удачными. Аналогичного рода портативные камеры вешались на грудь бегунам-марафонцам. Однако съемки проводились только во время тренировок.

Подобное новаторство на Олимпийском стадионе могло приносить и неприятные сюрпризы. Например, после квалификационного забега на 100 метров Джесси Оуэнс чуть было не вылетел в яму, которая была вырыта для кинооператора. Если бы не моментальная реакция чернокожего спортсмена, то дело могло бы закончиться трагедией. Сразу же после этого происшествия устроители Олимпиады решили закрыть все «кино-канавы» и «кино-ямы». Лени Рифеншталь была в ужасе. Ей пришлось потратить почти целый день, чтобы добиться отмены этого решения. Чтобы избежать недоразумений, Рифеншталь почти каждый день меняла операторов местами. Одаренным она давала сложные задания, менее талантливым — второстепенные. Но на этом скандалы не закончились. Рифеншталь задумала снять драматическое финальное состязание метателей молота, для чего получила разрешение на прокладку дополнительного рельса, по которому должна была скользить кинокамера. В момент съемок к оператору подбежал немецкий судья и оттащил его от кинокамеры. Лепи Рифеншталь, до глубины души возмущенная подобным поведением, накричала на судью, употребив ненормативную лексику. Тот решил не вдаваться в детали сложившейся ситуации, а просто-напросто пожаловался начальству. То донесло Геббельсу, а министр пропаганды, казалось, был рад выходке режиссера. Он запретил ей появляться на Олимпиаде, что означало срыв съемок фильма. Не подействовали ни уговоры, ни ссылки на авторитет фюрера. Геббельс был непреклонен. Рифеншталь села на ступени стадиона и заплакала. Только после этого министр пропаганды смягчил свою позицию. Рифеншталь могла продолжать съемки только в случае, если бы принесла свои извинения оскорбленному судье. Та не преминула воспользоваться представившимся шансом: «Сожалею о случившемся, я не хотела вас оскорблять — у меня сдали нервы». В ответ судья-немец холодно кивнул головой — извинения были приняты.

После закрытия Олимпиады работа съемочной группы Лени Рифеншталь не закончилась. Дело в том, что кадры, которые идут в фильме «Олимпия» первыми (оживающий дискобол, храмовые танцовщицы и т. д.), в действительности снимались в самую последнюю очередь. Для съемок была выбрана Куршская коса, располагавшаяся фактически на границе Германии и Литвы. Для работы был сооружен специальный лагерь. Опасаясь, что молодые спортсмены и «танцовщицы» во время простоя будут злоупотреблять «ночными рандеву», Лени Рифеншталь поручила своей правой руке, Вилле Цильке, следить за моральной обстановкой. Тот же явно перестарался с выполнением этого поручения. Девушки должны были ложиться спать строго точно с наступлением темноты. Если же он замечал какое-то движение в лагере, то делал предупредительные выстрелы холостыми патронами из револьвера, который неизменно лежал у него под подушкой. В итоге запуганные девушки были несказанно рады прибытию команды во главе с Лени Рифеншталь.

Если съемки сцен с «храмовыми танцовщицами» не представляли особых проблем, то с «оживающим дискоболом» пришлось повозиться. В качестве живого варианта скульптуры Мирона был выбран немецкий атлет Эрвин Хубер. Чтобы совпадение движений и положения тела было предельно точным, то фигуру дискобола нарисовали сначала на стекле. По этому трафарету выравнивали Хубера, затем стекло убрали и начали съемки. Тогда же родилась идея еще одной сцены; поскольку съемки церемонии зажжения олимпийского огня оказались фактически сорванными, то ее имитацию было решено сделать на Куршской косе. Было выстроено подобие дорического храма. Здесь же вновь к съемкам был привлечен Анатолий, которого специально вызвали в Германию. Косо падающий свет на Балтийском побережье создал атмосферу таинственности, чего Лени Рифеншталь никак не могла добиться в южных странах.