«Служебный роман» снят по пьесе «Сотрудники», которую написали Эльдар Рязанов и Эмиль Брагинский лишь за месяц. Сценарий к фильму тоже стал результатом их совместного творчества.
Актеров подобрали очень быстро, 
поскольку у Рязанова оставались ценные «резервы» после кинопроб в предыдущих картинах: Светлана Немоляева пробовалась на роль Нади в фильме «Ирония судьбы…». С «Иронией судьбы» связано и появление в «Служебном романе» Андрея Мягкова и Лии Ахеджаковой.
По словам Рязанова, Андрею Мягкову специально налепили такие усы и дали очки в грубой оправе, чтобы он в начале фильма был как можно больше похож на «канцелярскую крысу», безынициативного слизняка. Добиться этого было непросто, потому что два года перед тем актера полюбили за образ лиричного романтика Жени Лукашина из «Иронии судьбы».
На роль Калугиной режиссер сразу же назначил Фрейндлих. К счастью, это один из немногих случаев в советском кино, когда Рязанову без кинопроб и согласований через худраду разрешили снимать тех актеров, каких он хотел. Для создания правдоподобного образа директорши-мымры, режиссер и актриса долго искали подходящую одежду. В закамарках костюмерных «Мосфильма» подбирали непонятного цвета и размера юбки и пиджаки. Но все-таки для завершения образа не хватало какой-то детали. Помог случай. Оператор картины Владимир Нахабцев принес старые очки своего отца.И когда Алиса Фрейндлих их надела, стало понятно – «мымра» готова появиться на площадке.
Олег Басилашвили видел себя только в роли Новосельцева и всячески пытался доказать это Рязанову. Персонаж с говорящей фамилией Самохвалов актеру не очень нравился. Кстати, на съемках фильма Басилашвили должен был водить машину, а перед этим он ни разу не сидел за рулем! Актеру взяли инструктора, но пройти полный курс будущего автомобилиста он так и не успел. Однажды Басилашвили чуть не разбил камеру, а в другой – въехал в киоск «Союзпечать». Актер понял, что гонорара ему не видать… Однако его наказывать не стали.
Изначально секретарша Верочка была представлена как замужняя женщина, мужа которой должен был играть актер Александр Фатюшин. Его герой разрывался между женой и мотоциклом, из-за чего супруги постоянно ссорились. Успели снять несколько сцен с Фатюшиным и Ахеджаковой, но актер неожиданно заболел. Поэтому Верочке пришлось ругаться со своим мужем по телефону. А озвучивал «голос в трубке» Олег Басилашвили. Правда, в пьесе Вера была молодой длинноногой красавицей. Но когда Рязанов и Брагинский писали сценарий для фильма, то Верочку они переписали под Ахеджакову.А поскольку внешне она сильно отличалась от длинноногих красоток, ее героине досталось от секретарши из пьесы только то, что она имела славу модницы. Благодаря чему мы увидели бесподобную Лию Ахеджакову в роли законодательницы моды и наставницы мымры в вопросах женского флирта.
«Шурочка из бухгалтерии», актриса Людмила Иванова, до съемок фильма была председателем месткома в «Современнике», где тогда служила. После фильма актриса с должности ушла и стала депутатом. Сын актрисы после этой роли просил маму не приходить за ним в школу, потому что теперь ее «никто за приличного человека не принимал».
По словам Эльдара Рязанова, сцена «романтического застолья» Калугиной и Новосельцева у нее дома – исключительная импровизация этих двух актеров, сыгранная на высшем уровне актерского мастерства. Также гениальной импровизацией была бесподобная сцена обращения Новосельцева с «рационализаторским предложением» к Калугиной на торжестве у Самохвалова.
В кабинете Калугиной часы всегда показывал 9:30 – во время всех сцен. Вероятно, он был испорчен…
Светлану Немоляеву, которая сыграла роль блондинки Рыжовой «в ужасных розочках», снимали в автобусе в самую настоящую «час пик» – актриса тогда только начинала свою карьеру и в транспорте ее не узнавали. Романтичная героиня Светланы Немоляевой читала стихи Беллы Ахмадулиной «О мой застенчивый герой, ты ловко избежал позора». Их не выдавали, поэтому актриса несколько лет после выхода картины была вынуждена переписывать стихотворение от руки и отсылать своим поклонникам.
Еще один интересный момент: бронзовый конь, которого переносит Новосельцев, ранее был задействован в фильме Леонида Гайдая «Бриллиантовая рука», его же показали в одной из серий телефильма «Семнадцать мгновений весны», в фильмах «Формула любви» и «Старый Новый год». Позже тот самый конь появился в фильме Владимира Меньшова «Ширли-мырли».
Слова музыкальной визитной карточки фильма – песни «У природы нет плохой погоды» написал сам Рязанов (по его словам, он перебрал массу вариантов стихов известных поэтов, но так ничего и не нашел), свой стих передал композитору фильма Андрею Петрову и сказал, что это стихотворение английского поэта Уильяма Блейка.
