До начала съемок на воде вся съемочная группа и главные актеры Коренев и Вертинская отправились на подготовку в Институт физкультуры им. Лесгафта.
Владимир Чеботарев прежде снял всего две полнометражные картины, однако за его плечами был богатый опыт в научно-популярном кино, где нередко съемки проходили под водой. Еще никому в отечественном кинематографе не приходилось снимать актёров на глубине — только документальные фильмы.
Первым делом режиссер обратился за консультацией к профессионалам подводникам, которые подтвердили, что это возможно, хотя и очень трудно. Технически сложный проект висел на волоске из-за катастрофически маленького бюджета. Министр культуры, напрямую курировавший фильм, был убежден, что для съемок «детского» фильма не нужно дополнительного финансирования, однако, сам режиссер уверял всех, что будущую картину будут смотреть люди всех возрастов.
В качестве места для подводных съемок была выбрана бухта Ласпи в Крыму — там была самая чистая вода на всем побережье. Необходимо было сымитировать прозрачное экзотическое море с богатой подводной фауной. Еще до начала съемок на воде вся съемочная группа и в первую очередь главные актеры Владимир Коренев и Анастасия Вертинская отправились на подготовку в Институт физкультуры имени П. Ф. Лесгафта в Ленинград. Стоит отдать должное хрупкой Анастасии Вертинской, которая большинство подводных съемок, в том числе и сцену с плавным падением на дно без экипировки, играла сама с редким подключением каскадеров.
В Черном море нет такого многообразия подводных обитателей, как, например, в Красном, и несколько плавающих рыбок очень «оживляли» кадр, создавая впечатление густонаселенных морских глубин. Для того, чтобы снять эпизоды под водой актеры погружались вместе с аквалангистами-инструкторами на место съемок, делали вдох, отдавали инструктору свой акваланг и приступали к съемкам. Снимали не больше минуты, затем перерыв до следующего эпизода.
Съемки «заграничного» города (по сценарию это Буэнос-Айрес) проходили в Баку, там же потом проходили съемки «стамбульских» улочек для «Бриллиантовой руки». При создании платьев для героини Вертинской костюмеры черпали вдохновение в нарядах от Кристиана Диора, который в 1959 году показал в Москве свою знаменитую коллекцию в стиле new look. Ихтиандру сделали костюм из плотной эластичной ткани, а рыбьи чешуйки вырезали из старой кинопленки и покрыли перламутровой краской. Всего сделали четыре таких костюма.
В выборе актера на роль Ихтиандра Владимир Чеботарев руководствовался единственным критерием — глаза: они должны были ассоциироваться с морем и небом. Юношу с красивыми глазами нашли в ГИТИСе — им оказался 20-ти летний начинающий актер Владимир Коренев.
Перед премьерой в кинотеатре «Россия» люди стояли в длинных очередях, а сам фильм за год проката собрал 67 миллионов зрителей. Несмотря на огромный успех в прокате, критики не сразу приняли «Человека-амфибию», называя его в своих разгромных статьях вульгарным, не соответствующим канонам оригинала.
