Фильм «Место встречи изменить нельзя» снят по детективному роману писателей Аркадия и Георгия Вайнеров «Эра милосердия», в основе которого были несколько реальных фактов. Существовала на самом деле и банда «Чёрная кошка», правда, она не была столь грозной, и обвинённый в убийстве жены врач Миркин, которого в сценарии вывели под фамилией Груздев. За экранизацию романа взялась Одесская киностудия, а первым о своём желании снять фильм, и заодно сняться в главной роли, заявил Алексей Баталов. Правда, на студии он так и не появился, и режиссёром стал Станислав Говорухин .
Владимир Высоцкий , которому Говорухин рассказал о новом фильме, сразу поехал к братьям Вайнерам и прямо с порога заявил: «Я пришёл застолбить Жеглова! Никто вам не сыграет его так, как я!». Въедливые писатели поинтересовались, чем плохи, например, мужественный Николай Губенко или молодой обаятельный Сергей Шакуров ? Высоцкий признал, что они прекрасные актёры, и могут сыграть даже лучше, но «вам лучше не надо, вам надо так, как только я сыграю!». Писателям оставалось только согласиться и сесть за сценарий.
Пробы на Жеглова были формальностью и проводились только ради руководства — Говорухин никого, кроме Высоцкого, снимать не собирался. На пробы приглашали актёров, которые, несмотря на все заслуги, не могли тягаться с Высоцким — Юрий Кузьменков , Леонид Яновский, Юрий Шлыков … По поводу Жеглова у худсовета сомнений не оказалось, а вот пробы «на Шарапова» шли долго и благодаря им в фильме появилось много хороших актёров. Для начала Высоцкий предложил кандидатуру своего друга и коллегу Ивана Бортника . Шарапова в нём не увидели, но зато утвердили на яркую роль бандита Промокашки.
Братья Вайнеры хотели, чтобы Шарапова сыграл Евгений Герасимов , а режиссёр видел в этой роли знаменитого «Кузнечика » Сергея Иванова . Оба актёра отказались из-за занятости в других проектах. Пробовались Сергей Никоненко , Александр Курепов, Юрий Шлыков, а также Евгений Леонов-Гладышев — сыграл эпизодическую роль убитого Васи Векшина, Станислав Садальский — сыграл карманника Кирпича, и Александр Абдулов — он тоже получил роль, но такую маленькую, что даже не все зрители узнали его в образе водителя фургона. Шарапова в результате сыграл Владимир Конкин , несмотря на то, что он очень не нравился сценаристам. Отношения с коллегами у актёра не сложились, и впечатление от совместной работы у всех осталось неоднозначное.
Владимир Высоцкий принимал активное участие в кастинге. Он порекомендовал взять на роль Фокса Александра Белявского — режиссёр уже утвердил Бориса Химичева , но в начале работы увидел, что актёр не вписывается в образ героя 40-х годов, и не знал, что делать. Белявский тогда намеревался отдохнуть на свежекупленной даче, но как только получил телеграмму с предложением роли и узнал, кто снимается в фильме — сразу вылетел в Одессу. Высоцкий же позвал на съёмки Виктора Павлова , который сыграл Левченко, и Всеволода Абдулова — исполнителя роли «муровца» Соловьёва. А вот Марину Влади ему отстоять не удалось — он очень хотел, чтобы она сыграла Варю Синичкину, но худсовет посчитал, что она не похожа на советскую гражданку.
Участие Всеволода Абдулова было драматичным. За год до съёмок актёр попал в тяжёлую аварию и двадцать дней провёл в коме, а потом врачи переводили его из больницы в больницу и не давали прогнозов… Большой проблемой стали провалы в памяти, которые грозили поставить крест на дальнейшей карьере. После очередной операции к нему в больницу приехали Высоцкий и Говорухин — оставили Абдулову сценарий и список ролей, которые он может выбрать. Они знали, что он не сможет запомнить текст ни одной из них, но не могли оставить друга в беде. Потом актёр рассказывал, что съёмки были страшными — он не помнил имена, забывал, где находится, но у него появилась надежда на то, что он сможет работать. Он действительно продолжил сниматься, но последствия аварии сказывались всю жизнь…
Александру Белявскому его роль очень нравилась, хотя потом ему долгое время предлагали только отрицательных персонажей. Однажды на встрече со зрителями к нему подошёл молодой человек и сказал, что актёр повлиял на его выбор профессии — после просмотра фильма «Их знают только в лицо» он стал водолазом. «Какое счастье, — рассказывал потом Белявский, — что он не видел „Место встречи изменить нельзя“, а то мог бы стать бандитом!». А Лариса Удовиченко настолько органична была в роли Маньки-Облигации, что потом пачками получала письма из тюрем с обещаниями жениться на ней после отсидки.
На роль Горбатого создатели фильма хотели взять Ролана Быкова , но актёра это предложение ошарашило. «Ты пойми, — говорил он Аркадию Вайнеру, — я только что разошёлся c женой, я страдаю, а ты предлагаешь мне выйти на экран в образе карлика, да еще горбатого! Побойся бога!». На пробы его всё-таки уговорили, но как только Быков прилетел в Одессу — у актёра случился инфаркт, и вместо съёмочной площадки он попал в больницу… Когда роль предложили Армену Джигарханяну , оказалось, что он не читал роман и вообще не в курсе всей истории. В Москву срочно полетел человек со сценарием, и уже на следующий день актёр дал согласие на съёмки. Ролан Быков позже пробовался на роль Ручечника, но его сыграл Евгений Евстигнеев .
Сначала планировалось, что в каждой серии Владимир Высоцкий будет петь свои песни. В списке стояли «За тех, кто в МУРе», «Песня о конце войны», «Баллада о детстве» и несколько других. Но Говорухин отказался от этой идеи, иначе разрушится созданный образ и будет уже не капитан Жеглов, а Владимир Высоцкий в роли капитана Жеглова. Актёр очень обижался, ссорился с режиссёром и пытался отстоять хоть одну песню. Безрезультатно! И когда Говорухин попросил его спеть песню Вертинского — Высоцкий отказался, мол, если своё не даёте, то и чужого не услышите.
Игравший Промокашку Иван Бортник украшал своего персонажа как мог. Когда снимали финальный выход бандитов из подвала, все мрачно бросали оружие и отходили в сторону, а Бортник неожиданно для всех вышел с истеричной песней про «скамью подсудимых», плюнул Жеглову в лицо и бросился с руганью на охрану… Все оторопели, особенно охрана, которая состояла из настоящих милиционеров. Они бросились на Бортника, заподозрив в нём случайно попавшую на съёмки подозрительную личность, и выкрутили руки так, что он закричал от боли. А собравшиеся за ограждением зрители начали аплодировать! Потом сцену сократили, потому что худсовет всё равно не пропустил бы эпизод с плевком в лицо «муровцу». Консультировавший съёмки замминистра МВД вообще опасался, что «завтра в каждом дворе будет стоять по Промокашке»…
Этот же консультант просил, чтобы Жеглов хоть раз появился на экране в милицейской форме, но уговорить Высоцкого никак не удавалось. Для него форма ассоциировалась с милицией сталинских времён, с которой он не хотел иметь ничего общего. Говорухин же надеялся, что выполнение просьбы консультанта поможет оставить сцену с подбрасыванием кошелька, и пытался придумать какой-нибудь ход. В результате сторговались на сцене со стоящим в милицейском кителе Жегловым, который произносит, что никогда его не носил и носить не будет…
В одной из сцен предстоял бильярдный поединок между Жегловым и модником Копчёным. Ни Высоцкий, ни Куравлёв в бильярд играть не умели, поэтому пришлось звать профессионала. Им стал мастер спорта СССР Владимир Иванов, один из лучших бильярдистов Одессы. Актёры только красиво зависали с киями над столом, а загонял их шары в лузу уже мастер. Подмена понадобилась и в сцене с играющим на пианино Шараповым. Конкин обещал за неделю выучить «Мурку», но у режиссёра не было столько времени. В фильме звучит не только «Мурка», но и Шопен — это играет женщина, музыкальный редактор картины. Чтобы подмена не так бросалась в глаза, её нарядили в пальто Шарапова, чтобы большую часть кадра занимали рукава.
Фильм должен был начинаться с фронтовой жизни Шарапова, со сцены, когда Левченко выносил его с поля боя после ранения. Её даже сняли, но в фильм она не вошла. Говорухин понял, что если показать их вместе с самого начала, то исчезнет вся интрига последней серии… Вообще материала было снято на семь серий, но в Гостелерадио на такой объём не рассчитывали, и пришлось буквально по минутам вырезать два часа экранного времени. Вырезанный материал режиссёр сдал в архив Одесской киностудии, где он «успешно» потерялся.
Фильм был показан в 1979 году на День милиции и собрал огромную аудиторию. Во время показа пустели улицы, снижались преступность и расход воды — все усаживались смотреть «Место встречи изменить нельзя»… Несмотря на такую популярность, фильм не получил ни одной награды, и только спустя восемь лет Владимир Высоцкий был посмертно удостоен Государственной премии.