Съёмки музыкальной сказки 1975 года, снятой на «Беларусьфильме», начались с неожиданного поворота. Сценарий Инны Веткиной изначально писался для пятисерийного мультфильма, но режиссёр Леонид Нечаев, прочитав его, решил, что это будет двухсерийный игровой фильм. Он переписал текст под живое кино, добавив песни и танцы, и убедил студию рискнуть. Такой смелый шаг был редкостью для советского кинематографа, где всё строго планировалось.
Где нашли главного героя? Нечаев искал мальчика с озорным характером и случайно заметил Диму Иосифова в минском подземном переходе. Девятилетний Дима бежал с бабушкой на фигурное катание, держа под мышкой тубус для нот. Режиссёр уговорил его на пробы, хотя мальчик упирался, говоря, что у него «живот болит». Родители настояли, и Дима стал Буратино. Правда, был ещё один претендент — Коля Кобликов, который снимался два месяца, но сломал зуб, и его заменили. Коля позже воевал в Афганистане и погиб, подорвавшись на мине.
Съёмки проходили в Крыму, Вильнюсе и под Минском с сентября по ноябрь 1974 года, изображая жаркую Италию. В Ялте снимали Поле Чудес в Херсонесе Таврическом, а сцену с сосной, где Карабас приклеился бородой, — на Ай-Петри. Вильнюс стал городком с узкими улочками: улица Стиклю превратилась в «улицу Фонарщиков», а Жиду — в место, где Буратино возвращался от Карабаса. Пруд Тортилы выкопали под Минском, и в ноябре съёмочная группа мёрзла, особенно девочки, игравшие лягушек. Рина Зелёная, исполнившая Тортилу, даже пригрозила уйти, если их ещё раз заставят прыгать в холодную воду.
Кастинг собрал звёзд. Ролан Быков и Елена Санаева, игравшие Кота Базилио и Лису Алису, были супругами, и их дуэт стал культовым. Быков пугал юных актёров своей требовательностью, особенно Диму Иосифова, который в сцене с шишками бросал их в Карабаса (Владимира Этуша) с такой силой, что тот в шутку жаловался. Рина Зелёная получила роль Тортилы после отказа Фаины Раневской, которая в свои 80 лет сказала, что снимется только в подъезде своего дома. Зелёная отказалась петь куплет о старости, но её романс всё равно покорил зрителей.
Съёмки были полны курьёзов. Дима Иосифов забыл надеть деревянные башмаки в сцене у Мальвины и пришёл в своих ботинках — ошибку заметили только на монтаже, но переснимать не стали. Грим Буратино занимал полтора часа, и в жару Дима потел под накладным носом, который мешал мимике. Пьеро, сыгранный Романом Столкарцем, страдал от белого лака на зубах и длинных рукавов, из-за которых не мог ходить в туалет, поэтому весь день не пил. Ролан Быков сам придумал трюк с лестницей в Крыму, где его Кот Базилио спотыкается, добавив сцене комизма.
Музыка Алексея Рыбникова сделала фильм хитом. Песни писали два поэта: Булат Окуджава создал лиричные «На дурака не нужен нож» и «Не прячьте ваши денежки», а Юрий Энтин — запоминающиеся «Бу-ра-ти-но!» и романс Тортилы. Окуджава обиделся, что не все его тексты вошли, но позже помирился с Нечаевым. Финальную песню предлагали Алле Пугачёвой, но она отказалась, сомневаясь в своих силах.
Почему фильм чуть не запретили? После просмотра худсовет «Беларусьфильма» назвал его «безобразным» и неподходящим для детей. Нечаеву пришлось отстаивать картину, и премьера состоялась 1-2 января 1976 года на ЦТ. Фильм стал сенсацией, собрав миллионы зрителей. Татьяна Проценко, сыгравшая Мальвину, единственная из детей озвучивала свою роль, но плакать не могла. Нечаев довёл её до слёз строгим разговором, а потом утешал конфетами.
Съёмки оставили след у актёров. Дима Иосифов стал режиссёром, сняв «Убойную силу» и «Последний герой». Татьяна Проценко из-за травмы спины ушла из кино, став писательницей. Роман Столкарц эмигрировал в Израиль, где стал врачом и майором ЦАХАЛ. Фильм, снятый с минимумом спецэффектов, покорил сердца благодаря искренности, музыке и ярким образам, став классикой, которую пересматривают до сих пор.