Режиссёр Михаил Швейцер задумал экранизацию одноименного романа Ильфа и Петрова ещё в 1962 году, но пять лет не мог добиться разрешения на съёмки. От режиссёра, который занимался серьёзным кино, экранизировал Валентина Катаева и Льва Толстого, не ожидали стремления снять комедию, но сам Швейцер говорил, что жизнь Остапа — трагедия растраченной жизни, и именно это он хочет показать… Курировать будущий фильм взялся искусствовед Георгий Куницын, который был членом партии и имел влияние на худсовет. Он несколько раз говорил режиссёру, что стоит подождать с очередным обращением в Госкино, и наконец дал отмашку: «Можно!». Разрешение действительно было получено, и в 1967 году начались съёмки первого фильма про Остапа Бендера.
Режиссёр сразу хотел снимать в роли Бендера актёра Сергея Юрского, но Госкино требовало провести пробы. На роль великого комбинатора претендовали Владимир Басов, Александр Пороховщиков, Николай Губенко и многие другие известные актёры. Швейцер высылал приглашение на пробы Арчилу Гомиашвили, который репетировал «Золотого телёнка» на сцене тбилисского театра, но тогда актёр не смог приехать, а спустя три года сыграл Остапа в фильме «Двенадцать стульев» Леонида Гайдая. После проб худсовет одобрил кандидатуру Юрского.
На роль проходимца Паниковского пробовались Георгий Вицин и Ролан Быков, которого и утвердили по результатам проб. На просмотр снятых сцен режиссёр пригласил своего друга, актёра театра кукол Зиновия Гердта и попросил посоветовать, что можно привнести в этот образ. Гердт начал азартно фантазировать, предлагать разные варианты подачи характера, показывать героев в лицах, и Швейцер решил, что именно он и должен играть Паниковского. Быкову с извинениями отказали, а Гердт поставил условие — его «великий слепой» может быть жалким типом, но не должен быть таким отвратительным, как в книге.
В паре с Быковым-Паниковским на роль Шуры Балаганова пробовался Вячеслав Невинный, но режиссёр отдал роль Леониду Куравлёву. Актёр уже был знаком и режиссёру, и Сергею Юрскому — они вместе снимались у Швейцера в его предыдущем фильме «Время, вперёд!», и на съёмочной площадке у них было полное взаимопонимание. Леонид Куравлёв разрывался между павильонами «Мосфильма» — параллельно он снимался в фильме «Вий» и не всегда успевал с одних съёмок на другие.
Снимали фильм два года. Помимо работы в павильонах, киногруппа ездила во Владимирскую область снимать автопробег, в Одессу — она стала Черноморском, и в пустыню Каракумы. Там случился забавный эпизод с Евгением Евстигнеевым, который играл миллионера Корейко. Снимали поездку на верблюдах, и актёр перестал отзываться на просьбы режиссёра — просто игнорировал все обращения к нему. Съёмку пришлось остановить, Швейцер подбежал к актёру и обнаружил, что тот просто уснул — его убаюкал плавный ход верблюда.
Готовый материал Госкино несколько раз возвращало на доработку и сокращения. По требованию худсовета был переснят финал, чтобы «отчётливо прозвучала тема поражения героя в столкновении с большим советским миром», а ради хронометража пришлось пожертвовать трехминутной «Вороньей слободкой». В этом эпизоде Васисуалия Лоханкина играл Анатолий Папанов, но в фильме зрители его так и не увидели. К счастью, вырезанный фрагмент уцелел и впервые был показан по телевидению в 1992 году на вечере памяти актёра. Кстати, когда вышел роман, то главу «Конец „Вороньей слободки“» сильно критиковали, считая, что она вообще не нужна по сюжету и напрасно удлиняет роман. Авторы были с критиками согласны, и после она печаталась с сокращениями…
В романе герои ездили на старом французском авто «Лорен-Дитрих» — по крайней мере так утверждал его хозяин Адам Козлевич, а специально для фильма инженер Лев Шугуров спроектировал совершенно другую машину. Она состояла из частей автомобилей УАЗ-452 и ГАЗ-А, но была сделана в соответствии с традициями автомобилестроения начала XX века.
