男贼王薄（刘德华饰）和女贼王丽（刘若英饰）是一对扒窃搭档，也是一对亡命恋人。两人在富人家里设圈套，连骗带威胁抢走了男主人的宝马车，然后千里迢迢到西部将车倒手卖掉。王丽发现自己已经怀孕，因此想脱离这种朝不保夕的生活，但出于对二人小偷身份的羞愧，令她怀疑自己和王薄能否当好家长，因此心情非常复杂，而王薄对这些无从知晓，两人在途中几次发生矛盾。在回程的火车上，二人遇到了一个名叫傻根（王宝强饰）的民工，带着在西部打工挣下的一笔钱想回老家盖房子娶媳妇。傻根不相信天下有贼执意带着钱上了路，王丽因与傻根曾有一面之缘，深深被他的纯朴所打动，决定保护傻根和他包里的钱，圆他一个天下无贼的梦。而车上另有一扒窃团伙，想将傻根的钱偷走，于是，王薄、王丽二人与这个团伙展开了一系列明争暗斗[1] 。

《天下无贼》动用了近百名群众演员参与拍摄，而这些群众演员中既有夏河当地的藏族同胞，又有一些专门招来的外国留学生装扮游客[5]。
为了帮助演员入戏，剧组特地给演员准备了一盒录影带，每个演员进组前都要悉心揣摩练习，学会成为一名合格的“贼”[6]。
拍摄团队来到高原拍摄时葛优有些不适应，说话走路都是慢悠悠的[6]。
该片中，冯小刚给自己搭建出来的火车起了一个叫“无中生有”的名字。冯小刚取这个名字就是怕有人对号入座，所以干脆直接告诉观众这是无中生有的，反而不麻烦[7]。
该片主要讲的是冬天的事，可拍摄的时间是酷暑。剧组群众演员又比较多，而且都穿着羽绒服在户外拍戏，为了怕演员中暑，在拍摄前剧组就让演员先吃藿香正气丸，喝十滴水[8]。
该片开工的第一天，刘德华便发生飞车摔落泥坑的意外，不过好在没有受伤[9]。

《天下无贼》改编自赵本夫的同名小说。小说《天下无贼》最初的版权卖给了四川的峨嵋电影制片厂，不过由于诸多原因，一直没有拍成，后来冯小刚对《天下无贼》的剧本产生了兴趣，于是冯小刚从峨嵋电影制片厂买来《天下无贼》的版权，并且改编成电影。在赵本夫的原作里，“贼头”王薄和王丽一路保护傻根平安到家后就不了了之，并没有交待结局，冯小刚则对剧情作了丰富和发展[11] 。冯小刚表示《天下无贼》与自己过去的贺岁片不完全一样，这部电影在形式上融入了很多动作元素[12] 。

天下无贼》的主要戏份集中在北京拍摄，在甘肃的拍摄主要以外景为主。该片在北京的拍摄基地选在了小汤山某科技园中的一个大棚里。剧组租用的这个摄影棚占地8000平方米，光场租费就要百余万元，而冯小刚搭建这列“无中生有”号火车又用去了上百万元。该“火车”大约40米长，共分软卧、硬卧、餐车、硬座4节车厢，《天下无贼》的故事就在这4节车厢展开[13] 。

《天下无贼》讲的就是一个完全不可能的故事。在影片中，从乡下出来打工的傻根打死也不相信天下有贼，这种顽固的“傻”在当今社会实属罕见，而更为罕见的还是王薄、王丽这两个江湖大盗为完成傻根“天下无贼”之梦所做出的自绝后路、难以置信的选择。这两种不可能对《天下无贼》一片的叙事构成了最大挑战。但正是在这里，冯小刚显示了自己的叙事智慧，他不仅要把这一切不可能统统化为可能，还要让它顺理成章，发人深省。为了“傻根”之傻的可信，他甚至设置了与傻根朝夕相处的群狼，更设置了一群笃信“贼满天下”的老乡，这一切都使这种傻充满了个人气质；而关于王薄和王丽之浪子回头，他最重要的设计就是王丽的怀孕，而在原著里是没有这一情节的，在纯洁无辜的孩子面前，王薄最终跟王丽齐了心，决定共同圆傻根“天下无贼”之梦。《天下无贼》仍是一部冯氏特色极为突出的喜剧。在该片中，冯小刚在思想性方面还是有了喜人的突破，虽然影片最后仍然给了好人以好报，但它为将善恶观念以悖论形式呈现而付出的努力，仍然给人以耳目一新的感觉[15] 。