Интерес к сериалу «17 мгновений весны» во время его первого показа был столь велик, что домой к режиссеру Татьяне Лиозновой постоянно звонили взволнованные зрители - узнать, что же будет дальше с героями и чем все закончится.
Роли солдат-эсэсовцев в картине исполнили кадеты из военных училищ Таллина и Риги - все, как один, голубоглазые блондины.
Две песни Эдит Пиаф, которые Штирлиц слушает в машине по пути к границе, на самом деле будут написаны лишь в 60-е годы.
Фильм снимался в основном в Риге, некоторые эпизоды - в Москве.
Фильм отреставрирован и раскрашен к 9 мая 2009 года.
По заказу телеканала «Россия», под руководством Александра Любимова, над новой версией в течение трех лет работали 600 человек в пяти странах: России, США, Кореи, Китая и Индии. Они использовали уникальные методики по работе над цветом. А некоторые кадры раскрашивались даже вручную. Параллельно шла и усиленная работа по полной переработке звука. Создатель черно-белого оригинала Татьяна Лиознова одобрила идею и приняла участие в российской части проекта.
В эпизоде, когда Штирлиц на машине везет пастора Шлага к немецко-швейцарской границе, по радио звучит голос Эдит Пиаф. Священник возмущается знаменитой песней «Я не жалею ни о чем» - и правильно возмущается, ведь она будет написана только через 15 лет после его перехода через Альпы.
Леонид Куравлёв и Леонид Броневой первоначально пробовались на роль Гитлера.
У режиссёрской группы не было фотографий реального Генриха Мюллера. В результате образ шефа Гестапо, созданный в фильме Леонидом Броневым, весьма далёк от оригинала.
Олег Табаков оказался так похож на реального Вальтера Шелленберга, что, по воспоминаниям Ю. Визбора, после выхода фильма на экраны Табакову пришло письмо из Германии от племянницы Шелленберга, в котором актёра благодарили и говорили, что неоднократно пересматривали фильм, чтобы ещё раз взглянуть на «дядю Вальтера».
У Вячеслава Тихонова на кисти левой руки есть татуировка «Слава», сделанная ещё в молодости. Естественно, что у Штирлица такой быть не может. Поэтому, всякий раз когда требовалось показать крупным планом руки Штирлица (например, выкладывание на столе забавных зверюшек из спичек), это были руки дублера — ассистента художника Феликса Ростоцкого. Также Ростоцкий «писал за Плейшнера» все телеграммы, так как у Евстигнеева был крайне неразборчивый почерк.
В дублированном на немецкий язык варианте фильма Штирлица озвучивал актёр из ГДР Отто Мелиес — исполнитель роли Гельмута. Самого Гельмута дублировал другой немецкий актёр.
Женщины в СС не служили, за исключением так называемых Женских вспомогательных подразделений СС, которые имели собственную систему званий. Так что унтершарфюрер Барбара Крайн не могла иметь даже прототипа.
В сцене отправки телеграмм видно, что они пишутся на бланках «Международная телеграмма СССР» с замазанным чернилами гербом. Также на бланках телеграмм в левом верхнем углу явственно видны слова «Уплата: ____ руб. ____ коп.».
В эпизоде, когда Штирлиц рисует шаржи на Геринга, Гиммлера, Геббельса и Бормана, заметно, что на листках бумаги заранее намечены контуры рисунков.
Штирлиц рисует шаржи фломастерами. Первый фломастер действительно появился в Германии, но лишь в 1960 году.
В одном из эпизодов Мюллер в беседе со Штирлицом, говорит что он старше и по возрасту и по званию. В действительности Тихонов старше Броневого на 10 месяцев. Оба актера родились в 1928 году.
Съемки начались 11 апреля 1971 года в Берлине.

В сцене, когда после возвращения Алексея из Испании жена видит у него след от ранения на спине, оно (ранение) настоящее — Юматов был ранен во время Великой Отечественной войны.
Занимает по посещаемости 31-е место среди отечественных фильмов за всю историю советского кинопроката.
Одна из самых известных сцен возле некоего военного ведомства, где находился кабинет генерала Варравы, на самом деле снималась возле входа в Химический факультет МГУ.

В небольшом рыбацком поселке отшельниками жили Лонгрен с дочерью. Бывалый моряк оставил службу и один растил маленькую Ассоль.
Соседи обходили стороной дом Лонгрена, считая его нелюдимым и злым человеком. Между тем отец с дочерью просто не были похожи на окружающих, но понять это смог лишь один человек.
Им оказался отважный моряк Грей, осуществивший заветную мечту Ассоль: с детских лет она ждала человека, который приедет за ней на корабле под алыми парусами…

Первая роль Анастасии Вертинской.
Съёмки фильма проходили в Коктебеле, Ялте, Баку и Пицунде.