В основу сценария кинофильма "Вокзал для двоих" легли две реальные истории, произошедшие с известными людьми.
Первая история случилась с композитором Микаэлем Таривердиевым и Людмилой Максаковой. 9 мая 1967 года влюбленные отдыхали в ресторане «Националь». После ресторана Людмила села за руль «Волги» Таривердиева, так как он находился в состоянии легкого алкогольного опьянения. А заодно Микаэл решил подучить девушку вождению автомобиля.
На одном из участков Ленинградского проспекта Людмила не успела затормозить и сбила 16-летнего парня, который перебегал дорогу в неположенном месте. На месте ДТП с Людмилой случилась истерика, она находилась в шоковом состоянии. Микаэл пересел на водительское место и дал показания, что именно он в момент аварии находился за рулем автомобиля. Микаэля даже не остановил тот факт, что в момент ДТП он находился в состоянии алкогольного опьянения. Через три дня пострадавший скончался в больнице. Композитора осудили, он получил 2 года условно и попал под амнистию. С Людмилой Максаковой они вскоре расстались.
Подробности этой трагедии Эльдар Рязанов узнал, скорее всего, от самого композитора. Микаэл Таривердиев был автором музыки к кинофильму "Ирония судьбы, или С легким паром".
Вторая история произошла с поэтом Ярославом Смеляковым, который является автором стихов "Мы не рабы", "Хорошая девочка Лида". У поэта была невероятно трагическая и тяжёлая судьба. Когда, в 1951 году, Ярослав Смеляков в очередной раз оказался по политической статье в лагере, то пребывал в сильном депрессивном состоянии, сторонился других осужденных, не с кем не общался. На тот момент это был уставший от жизни, сломленный молодой человек.
В лагере за якобы готовящуюся подготовку покушения на Сталина сидели Юлий Дунский и Валерий Фрид. Будущие сценаристы сразу узнали известного поэта и между ними завязалось общение. За несколько лет они стали близкими товарищами, и когда Юлий Дунский и Валерий Фрид были переведены на «поселение», то иногда за примерное поведение Ярослава Смелякова отпускали из лагеря проведать товарищей. Обязательным условием было возвращение на утреннюю поверку без опоздания, иначе задержка даже на несколько минут могла быть приравнена к побегу.
В 1953 году Ярослав Смеляков надеялся попасть под амнистию. В один из дней его отпустили навестить товарищей. Вечером они подзасиделись и проснулись довольно поздно. До начала поверки оставалось очень мало времени, и они втроем побежали в лагерь. Ярослав Смеляков был истощён и два товарища под конец пути тащили его на себе. К утренней поверке они успели в последнюю минуту.
Эти два эпизода впоследствии вошли в сюжет фильма "Вокзал для двоих".
Небольшой провинциальный Заступинск снимали на Витебском вокзале в Ленинграде и на Рижском вокзале в Москве.
Олег Басилашвили и Людмила Гурченко до начала съёмок знакомы не были. Значительно позже в одном из интервью Людмила Гурченко рассказывала:
Я мало, что знала об Олеге Басилашвили. Начались съёмки. Зима, Люберцы, сильный мороз, − 28 градусов. Съёмки начались с последних сцен фильма, когда пианист Платон Рябинин и официантка Вера спешат в лагерь. Скользкая дорога, сугробы по пояс. Идет дубль за дублем, а нам захотелось в туалет. Я села с одной стороны дороги, он встал с другой, к концу фильма это уже был родной человек.
Дорога была скользкой, Людмила Гурченко была в сапожках и постоянно падала. К концу съёмочного дня всё тело было в синяках, колени разбиты.
Пока актеры бежали по дороге, впереди них на санях ехал оператор. Сани тащили несколько человек.
Зимой редко бывает солнечно, но в тот день, когда снимали сцену, в которой главный герой должен был успеть на перекличку, стояла чудесная солнечная погода. Вместе с яркими лучами солнца появлялась и надежда, что у главных героев фильма все будет хорошо.
Когда снимали эпизоды в лагере, то Олег Басилашвили вынужден был прожить целый месяц в колонии для несовершеннолетних в Икше.
Поначалу заключённые невзлюбили актера, даже однажды чуть не покалечили, но Олег Басилашвили не стал на них жаловаться, относился к ребятам по-отечески и к концу съёмок заслужил их уважение.