Актеры для этого фильма подобрались очень быстро, поскольку у Рязанова оставались ценные «резервы» после кинопроб в предыдущих картинах: Светлана Немоляева пробовалась на роль Нади в фильме «Ирония судьбы, или С легким паром!», в нем же были в числе претендентов на роли Олег Басилашвили и Алиса Фрейндлих. С «Иронией судьбы» связано также и появление в «Служебном романе» Андрея Мягкова и Лии Ахеджаковой.
На роль Калугиной режиссер сразу же определил Фрейндлих. К счастью, это один из немногих случаев в отечественном кино, когда Рязанову без кинопроб и утверждений через худсовет разрешили снимать тех актеров, каких он хотел.
Для создания правдоподобного образа директорши-мымры режиссер и актриса долго искали подходящую одежду. В самых отдаленных уголках костюмерных «Мосфильма» они подбирали бесформенные непонятного цвета и размера юбки и пиджаки. Но все-таки для завершения образа не хватало какой-то детали. Как всегда, помог случай. Оператор картины Владимир Нахабцев на всякий случай принес старые очки своего отца. И когда Алиса Бруновна их надела, то стало понятно — «мымра» готова появиться на площадке.
В пьесе "Сослуживцы", по которой был снят фильм, Вера была молодой длинноногой красавицей. Но когда Рязанов и Брагинский писали сценарий для фильма, то Верочку они изменили под Ахеджакову. А так как внешне она сильно отличалась от длинноногих красоток, ее героине досталось от секретарши из пьесы только то, что она слыла модницей. Благодаря чему мы увидели бесподобную Лию Ахеджакову в роли законодательницы моды и наставницы «мымры» в вопросах женского флирта.
По словам Эльдара Рязанова, сцена «романтического застолья» Калугиной и Новосельцева у нее дома — исключительная импровизация этих двух актеров, сыгранная на высшем уровне актерского мастерства.
От работы с Алисой Фрейндлих режиссер получил огромное удовольствие и впоследствии говорил с восхищением: « Не подпасть под очарование Алисы Бруновны – женское, человеческое, актерское – было невозможно. Она стала любимицей всей нашей съемочной группы. Исключительная работоспособность, самоотверженность, увлеченность ролью, беззаветное служение искусству, полное отсутствие каких бы то ни было черт зазнайства или превосходства, наоборот, самоирония, врожденная деликатность, скромность, приветливость ко всем участникам съемочного процесса, душевная расположенность к людям – такова Алиса Бруновна в жизни ».
Этот киношедевр Эльдара Рязанова вышел на экраны более 40 лет назад и до сих пор пользуется невероятной популярностью у зрителей.