Фильм был завершён в начале 1941 года — буквально накануне Великой Отечественной войны. Однако зрители увидели картину только в январе 1945 года: из-за слишком «легкомысленного» сюжета для военного времени фильм лежал на полке почти пять лет.
Виной задержки стала идеологическая цензура: Секретариат ЦК ВКП(б) в постановлении от 26 мая 1941 года объявил кинофильм «Сердца четырёх» «неправильным отображением советской действительности», изображающим её как сплошное праздное времяпровождение.
После выхода в прокат фильм сразу же завоевал любовь публики: только в 1945 году его посмотрели почти 20 миллионов зрителей, и он вошёл в пятёрку самых кассовых лент года.
По воспоминаниям участников съёмочной группы, фильм был попыткой создать комедию без привычной сатиры и поучений: авторы стремились показать «положительных советских людей» и прелесть светлой, переполненной юмором жизни.
В рецензиях начала 1940-х фильм ругали за «отрыв от действительности», но публика оценила его как трогательное напоминание о «золотой» предвоенной Москве и молодёжной романтике.
Основные съёмки проходили в Москве: в кадре видны Ленинский проспект (тогда ещё Большая Калужская), площадь Свердлова, район Московского университета на Ленинских горах и даже панорамы Москвы с набережной. В фильме можно увидеть телефонные автоматы 1940-х годов и троллейбусы, действительно ходившие по маршрутам того времени.
Немалую роль в привлекательности фильма сыграла атмосфера предвоенного города и дачной жизни.
Авторские воспоминания утверждают, что многие из тех, кто работал над фильмом или играл в нём, не подозревали, что на подходе трагические судьбоносные события, которые изменят страну и их собственные жизни.
В фильме снялись Валентина Серова (Галина), Евгений Самойлов (Пётр Колчин), Людмила Целиковская (Шура), Павел Шпрингфельд (Глеб Заварцев).
Для Валентины Серовой и режиссёра Константина Юдина эта картина стала второй совместной работой (до этого был фильм «Девушка с характером»). Первая работа Серовой в кино — «Строгий юноша» (1936) — была запрещена цензурой и увидела свет лишь спустя 40 лет.
Прекрасную музыку к фильму написал Юрий Милютин, а сценарий был создан тандемом Алексея Файко и Анатолия Гранберга — известных театральных и кино-драматургов.
После 1953 года из фильма были вырезаны кадры с портретом Сталина; в поздних изданиях картины эти кадры отсутствуют.
В картине звучит знаменитая песня про «четыре сердца» — её исполняет и главная героиня, и реальная певица Вера Красовицкая. Но в титрах исполнительница не указана: официально её голос заменён на вокал Серовой.
Для съемок фильма использовали несколько автомобилей, но основные события разворачиваются в Ford Prefect 93А.
Фильм служит уникальным визуальным документом довоенной Москвы и советских нравов, а из-за тонкой игры актёров остаётся любимым для многих поколений зрителей.