По первоначальному замыслу «Кавказская пленница» должна была начинаться так. К забору подходит Трус (Вицин), робко пишет большую букву «Х» и, озираясь по сторонам, убегает. Затем появляется Бывалый (Моргунов) и уверенно выводит большую букву «У». Заметивший это безобразие милиционер берётся за свисток. Однако Балбес (Никулин) не тушуется, подходит к забору и дописывает: «…дожественный фильм». Заставку эту потом вырезали, сочтя за хулиганство. И в начале фильма появился Шурик на осле.

Долго не могли найти актрису на роль студентки, комсомолки, спортсменки Нины. Гайдай предъявлял строгое требование: «Девушка должна сразу же обратить на себя внимание». Ассистенты привозили фотографии со всех концов страны, было сделано свыше пятисот фотопроб.

Наталью Варлей «открыл» режиссёр Георгий Юнгвальд-Хилькевич (будущий автор «Д'Артаньяна и трех мушкетёров»). В Одессе во время гастролей Московского цирка он обратил внимание на красивую девушку-канатоходку. Под самым куполом, балансируя на подвешенной трапеции, Наталья Варлей отбивала ритмы испанских танцев. Режиссёр тут же предложил ей главную роль в своём фильме «Формула радуги». Но худсовет её не утвердил, и она сыграла лишь эпизодическую роль.

С первых же кинопроб Варлей неожиданно для всех заставила пойти осла. «Как она заставила его пойти — это у неё надо спросить», — удивлялся Александр Демьяненко.

Если трюковые эпизоды давались молодой актрисе довольно легко, то с игровыми сценами дело обстояло гораздо сложнее. «Она ничего не умела делать в кино, — вспоминал Гайдай, — но был в ней природный артистизм, которому подвластно многое. Кроме того, она отлично выполняла все трюки, а их немало в картине».

Натурные съёмки проходили большей частью в Крыму. Вся съёмочная группа помогала юной актрисе почувствовать роль. Так, в одном эпизоде героиня Варлей должна была несколько минут заразительно хохотать. Никулин, Вицин и Моргунов, понимая трудность момента, во время съёмки вдруг задрали майки и стали чесать животы, делая при этом смешные гримасы. Дубль сняли весело и легко.

Варлей вспоминала: «За лёгкостью и весёлостью приключений моей героини скрыты тяжёлый труд и бесконечные репетиции… Все трюки я выполняла самостоятельно: ныряла в воду, мчалась на машине. Когда работали над эпизодом, где я наезжаю на живую цепочку из моих преследователей, перекрывающих дорогу, я должна была резко затормозить у определённой линии перед кинокамерой. Репетируем — все получается. Начинаем снимать — в последний момент тормоза отказывают… Машина остановилась в каких-то сантиметрах от оператора. Может, потому-то фильм получился таким захватывающим. Мне было тогда 19, и я не задумывалась о риске…»

Когда Варлей прыгала в ледяную воду, её снимали крупным планом. Нырнув и проплыв метров тридцать, Наталья выбиралась на берег, там её растирали спиртом и укутывали в одеяло.

А вот Демьяненко едва не пострадал в эпизоде, когда его герой Шурик в спальном мешке плывёт по реке. В одном из дублей страховщики, которые должны были в определённом месте перехватить спальный мешок с Демьяненко, не сумели этого сделать, и поток понёс актёра дальше. Пришлось организовать погоню. К счастью, через несколько десятков метров спальный мешок с Демьяненко удалось поймать.

В «Кавказской пленнице» немало актёрских удач. Прекрасно сыграл роль Саахова Владимир Этуш. В противовес весёлой тройке для создания большего комического эффекта он был на экране всё время серьёзен. «Гайдай хотел, чтобы Саахов был гротесковым, пародийным, — рассказывал Этуш. — Я понимал его. Но не мог с этим согласиться. Важен в этом смысле был наш спор с Гайдаем по поводу сцены, когда Саахова, незадачливого жениха, героиня фильма Нина обливает вином. Гайдай предлагал в этом эпизоде максимум эксцентрики. Я же предложил серьёзность. Ведь мой Саахов серьёзен, он не понимает, как можно отвергать его ухаживания. Сцену отсняли, и единственной уступкой Гайдаю остался цветок за ухом, который, однако, лишь подчёркивал мою серьёзность, и это — я был счастлив убедиться — дало нужный комический эффект…»

Летучая фраза «Шляп сними!», как и многие другие, родилась по ходу съёмок.

Запомнился в небольшой роли Джабраила Фрунзик Мкртчян. Однажды ему на помощь пришёл Никулин. В одном из эпизодов герой Мкртчяна замечает, что в соседнем районе украли члена партии. Начальство засопротивлялось. «Так нельзя. Такие слова. Да ещё с такой подозрительной интонацией…» Тогда Юрий Никулин предложил: «Давайте я скажу, у меня нет акцента, стало быть, и интонация будет другая…» Удивительно, но фраза, сказанная Никулиным, прошла.

За каждый придуманный актёрами трюк Гайдай расплачивался с ними шампанским. Говорят, что в итоге Никулин заработал 24 бутылки, Моргунов — 18, а Вицин всего лишь одну, потому что не любил шампанское. На самом деле трюков он придумал в фильме не меньше своих партнёров.

Вот что говорил сам Вицин: «Помните эпизод, когда мною вышибают дверь и я улетаю в окно? Я добавил один штрих — Трус летит и кричит „Поберегись!“ Или ещё одна импровизация — когда я бегу за Варлей и пугаюсь упавшего с неё платка. Вроде бы мелочь, но почему-то зрители очень хорошо этот момент запомнили. А я просто шёл от образа — раз Трус, значит, должен всего бояться, даже платка. Я также придумал сцену с огурцом во время погони за нами Шурика на дрезине. Я пуляю из рогатки, огурец остаётся в руках, а рогатка улетает. Но самая моя любимая находка — это „стоять насмерть“. Помните, когда мы втроём, взявшись за руки, перегородили дорогу Варлей? И я бьюсь в конвульсиях между Моргуновым и Никулиным. Вот мне до сих пор эту сценку все напоминают…»

В фильме есть эпизод, где знаменитая троица попивает пивко.

— Жить, как говорится, хорошо! — восклицает Трус.

— А хорошо жить — ещё лучше! — замечает Балбес.

— Точно! — авторитетно подтверждает Бывалый.

В этой сцене Вицину, как и двум другим его приятелям, надо было заниматься тем, что написано в сценарии, а именно: пить пиво. Но Вицин был убеждённый трезвенник. Пришлось пиво заменить на шиповник. Вицин осушил пять кружек. И тут девушка, наблюдавшая за съёмками, вдруг заметила: «Какое же это пиво! Пены-то нет!»

Тут Никулин робко предложил: «А может, в шиповник положить белой ваты? Будет как пена…» Вицин от этого варианта отказался и в шестом дубле решил выпить настоящего пива. Как говорится, искусство требует жертв.

Потрясающей фантазией обладал Юрий Никулин. В одном из эпизодов Балбес лежит вытянувшись на кровати и чешет себе пятку. Многие думают, что этот трюк получился с помощью монтажа. На самом деле под одеялом был спрятан лилипут. «Эту идею принёс на съёмочную площадку сам Юрий Никулин, — рассказывает директор музея Трех актёров Владимир Цукерман. — А ему об этом трюке рассказала одна цирковая актриса. Было это ещё в 60-х. Никулин трюк запомнил и все ждал случая, чтобы вставить его в комедию».

Ещё один эпизод фильма. Шофёр Эдик делает Бывалому укол огромным шприцем. И снова автором идеи был Никулин, который принёс из цирка шприц «Жане». Снимали эпизод следующим образом. Камера брала крупный план Моргунова. Сзади между ног артиста поставили табуретку, убрали сиденье и положили вместо него подушку. Именно в подушку и втыкал шприц Руслан Ахметов. Рядом с табуреткой лежал Никулин. Как только игла пронзала подушку, он хватался за иглу и раскачивал шприц то вправо, то влево.

К сожалению, «Кавказская пленница» — последний фильм Гайдая с участием великолепной троицы.

В «Кавказской пленнице» героиня Варлей поёт песню о белых медведях. Слова написал Леонид Дербенев, и был очень хороший первый куплет: «Где-то на белой льдине, там, где всегда мороз, чешут медведи спину о земную ось».

Художественный совет возмутился. Что это такое — медведи чешут? Тогда Дербенев предложил другой вариант: «трутся спиной медведи». Конечно, первый вариант был лучше. Это ж медведи! Они чешутся, а земля вертится. В этом свой юмор.

Забавный случай приключился и с песней «Если б я был султан». Александр Зацепин написал музыку, Костюковский и Слободской сочинили сатирические куплеты. Никулин её спел. Как все радовались! И вдруг руководитель «Мосфильма» Иван Пырьев приказывает: «Эту песню выбросить. Она останавливает действие и сбивает ритм повествования».