Примечателен тот факт, что Нине Ивановой, сыгравшей роль учительницы Татьяны Сергеевны, после этого фильма прочили большую карьеру киноактрисы. Однако, после «Весны на Заречной улице» Нина Иванова больше практически нигде не снималась, с 1966 года совершенно порвав с кино.
Благодаря этому фильму в Советском Союзе впервые появилось понятие «культовое кино».

На строительство комбината приезжает бригада монтажников-верхолазов, им предстоит осуществить монтаж домны по новому методу. Кое-кто с перепугу уезжает в командировку, а в целом предложение принято и верхолазы приступают к работе.
Фильм о непростых характерах простых советских людей, умеющих трудиться, мечтать, любить — строить большое человеческое счастье.

Военные съёмки велись там же, где и два предыдущих фильма - на специально выделенной территории около Переславля-Залесского.
Для съемок, на Львовском ремонтно-механическом заводе, были изготовлены 10 «Тигров» и 8 «Пантер». Министр обороны маршал Малиновский распорядился выделить 100 отечественных танков, которые перекрасили под немецкие, а всего в съёмках участвовало 150 танков. Подобным образом «обзавелись» и самолётами. Например, Як-18 - «в роли» всех советских истребителей, а чешские «Злин-50» - в роли немецких «мессершмитов».
В съёмках принимали участие более 3000 солдат. Сами съёмки проходили почти как настоящие сражения: оборудовались штабы, прокладывалась связь, над полем битвы кружили вертолёты, на одном из которых постоянно находился режиссер Юрий Озеров.

Роль Тоси потребовала у Юрия Чулюкина его тогдашняя жена — Наталья Кустинская. Чулюкин отказывался, так как Кустинская была слишком красива для Тоси, но, чтобы не обидеть, всё-таки снял пробы с ней, заведомо зная, что худсовет утвердит Румянцеву.
На роль Ильи первоначально был утверждён Вячеслав Шалевич, но Рыбников специально для кинопроб похудел на 20 кг и роль стала его. Перед Шалевичем извинились, но он не обиделся, а даже похвалил Рыбникова, сказав, что похудение считает верхом героизма.
По задумке режиссёра на экране Илья выглядит значительно старше Тоси. На самом деле актёры Рыбников и Румянцева — одного года рождения (1930), мало того, Румянцева старше Рыбникова на 3 месяца.
Особенно хорошо Рыбникову и Румянцевой удавались сцены, где их герои ссорятся, так как во время съемок они действительно были «на ножах» — Рыбников очень переживал, что в фильме не нашлось роли для его жены Аллы Ларионовой. На роль проверяющего из района режиссёр пригласил без кинопроб своего давнишнего друга, однокурсника Владимира Гусева, но тот отказался.
Поселок лесорубов снимали в павильонах Мосфильма, натуру — в настоящем леспромхозе в Оленинском районе Тверской области, а финал — в Ялте.
Инна Макарова (Надя) до сих пор плохо отзывается о фильме — ей очень не понравилось, что режиссёр вырезал финальный эпизод расставания Нади с Ксан Ксанычем: Надя не любила его и осталась ждать настоящего чувства.
Многие считают песню «Старый клён» народной. На самом деле её написали поэт Михаил Матусовский и композитор Александра Пахмутова.
В конце 1990-х режиссёр Светлана Дружинина (Анфиса) в одном из интервью высказывала идею снять продолжение «Девчат», но дальше разговоров дело не дошло.
В фильме исполнялась песня «Хорошие девчата» (тех же авторов, что и «Старый клен»), ставшая после премьеры очень популярной.
На роль Нади пробовалась Валентина Талызина, но она не попала в типаж. Режиссёр хотел снимать Маргариту Криницыну, с которой был знаком ещё со ВГИКа. Но её кандидатуру отклонил худсовет.
Фильм снят по одноименной книге Бориса Бедного.
Героине Румянцевой по фильму 18 лет, а актрисе на момент съемок уже исполнилось 30.
Сцена с поездом снималась в Рязанской области в Спас — Клепиках. (Перегон между Спас-Клепиками и Пилево) Действующая узкоколейная ЖД была в близ Москвы в Рязанской области, где шел вал леса. Туда направилась съемочная бригада. Съёмки заняли 2 дня. Для съемок ничего не строили (только прибили одну табличку с наименованием станции. В фильме она не читается). В поезде использовались статисты — местные жители. По плану съёмки должны были проходить — 1 день, но в день съёмок была плохая погода, съёмки перенесли на следующий день.

Заводская футбольная команда «Синие стрелы» прекрасно выступает в розыгрыше кубка ВЦСПС (был такой синдикат советских профсоюзов). Но перед финальным матчем лучший нападающий Саша Веснушкин празднует труса, не веря в победу своей команды.
Паникера заменяют запасным игроком, его братом Васей. Исход волнующей встречи под угрозой…