Основой фильма "Бумбараш" стали ранние рассказы про Леву Демченко очень популярного в Советском Союзе детского писателя Аркадия Гайдара, а также его неоконченная повесть "Талисман".
Первоначально на роль главного героя планировался Михаил Кононов, который хорошо прошел пробы, но режиссер полагал, что актеру чего-то не хватает. На репетицию театра на таганке члены съемочной группы пришли в поисках актеров на другие роли. Неожиданно к пришедшим подошел Валерий Золотухин и стал напрашиваться на роль Бумбараша. Однако его пробы оказались неудачными.
Золотухин оказался упорным и попросился на повторный заход. Николай Рашеев, желая отцепиться от приставучего актера, попросил того что-нибудь спеть. Долго не думая, Валерий взял гармошку и исполнил какой-то народный напев. Режиссер сразу почувствовал, что перед ним настоящий Бумбараш, но эту кандидатуру пришлось упорно отстаивать перед худсоветом студии.
Позднее Золотухин признавался, что во время первых проб ожидал приглашения на съемки фильма "Преждевременный человек", поэтому и пробы провел не выкладываясь. А вот когда стало известно, что роли не будет, Золотухин всерьез решил сняться в фильме по Гайдару. И на повторных пробах Валерий выложился по полной программе.
Атаманшей разбойников Софьей по мнению режиссера должна была стать Екатерина Васильева и больше никто. Формально пробы все же проводили, но это только для галочки. Кое-кто из киношного начальства желал видеть в этой роли свою супругу. Но устоять перед игрой Васильевой было невозможно. И Екатерина вполне оправдала доверие режиссера, став запоминающейся героиней.
Когда были подобраны актеры, пришло время определиться с местом съемок. В произведениях Гайдара действие проходило в южных областях России, однако уезжать далеко от киностудии желания не было. Тут съемочной группе подвернулся большой Каневский котлован, предназначенный к затоплению, в связи со строительством Каневской ГЭС. Жители из домов уже были выселены, так что декоратором особо много работы проводить не пришлось, да и железнодорожная ветка поблизости оказалась весьма кстати. Спустя некоторое время выяснилось, что именно в Каневе был похоронен Аркадий Гайдар. А погиб он недалеко от железной дороги, по которой ехал паровоз с распевающим песню Валерием Золотухиным. Место оказалось вполне подходящим для гайдаровского фильма.
Интересным моментом в фильме был полет Бумбараша на воздушном шаре, посредством которого он якобы и погиб. Основную часть полета успешно сняли в павильонах киностудии, позднее наложив на отснятый материал картинку неба. Но с крупными планами главного героя этот вариант пройти не мог. Корзину с Золотухиным ради этих кадров поднимали с помощью крана. Поднимали довольно высоко, так что испуг актера не был полностью наигранным.
Массовые сцены требовали большого количества лошадей и людей. С лошадьми помог ближайший колхоз, а вот людьми все обстояло гораздо хуже. Всего удалось набрать для массовки около 3 десятков человек. И пришлось этим участникам съемок поочередно играть и белых, и красных, и зеленых, благо соответствующих костюмов для переодевания было предостаточно.
После того как фильм был снят, его хотели положить на полку. Киношное начальство усмотрело в картине "Глумление над идеалами революции". Ситуацию спас сын писателя Тимур, который заявил, что наконец-то сняли первый истинный отцовский фильм.
Тексты песен, звучавших в фильме, принадлежали Юлию Киму. Однако в то время Ким был в опале, поэтому автором слов в титрах был указан Ю. Михайлов.