Как-то утром Лиознова надумала позавтракать в каком-нибудь хорошем ресторане. Ее, а также Тихонова, Ростоцкого и еще нескольких человек привезли в один из таких в центре города. Накрыли на стол. Внезапно в разгар веселья Тихонов на несколько минут вышел покурить. И в коридоре нос к носу столкнулся с директором ресторана и главным инженером. Те, увидев в своем заведении самого Тихонова, сначала потеряли дар речи, а затем бросились выяснять, как он здесь оказался. Узнав, что тот в ресторане не один, а со своими коллегами, рестораторы бросились в зал. Спустя несколько минут к киношникам подошли два официанта, которые, извинившись, с двух сторон схватились за края скатерти и свернули ее вместе со снедью. Кто-то из киношников подумал, что, мол, плакал наш завтрак. Как вдруг спустя несколько минут те же официанты постелили на стол новую скатерку и стали раскладывать на ней новую снедь, еще более деликатесную и экзотическую. В итоге завтрак превратился в длительное застолье, которое продлилось аж до шести вечера. Из ресторана кинематографистов повезли в оперный театр на спектакль.

В марте 1972 года съемочная группа работала уже в Москве, снимала в павильоне эпизоды на вилле Штирлица. Вот как описывает один из тех съемочных дней побывавший на съемочной площадке журналист «Литературной газеты» Е. Демушкин:

«И вот оператор П. Катаев приступает к съемке. У рации — Исаев. Сейчас выходить на связь, и пальцы разведчика уже на ручке настройки. Вдруг в комнату с радиоволнами врывается мелодия русской песни. Сколько чувств отражается на лице Исаева — Тихонова! Он по-прежнему сосредоточен, но в глазах его тревога, и радость, и боль: надо настраиваться на волну Центра, а как трудно уйти от этой песни. В радиограмме — новое труднейшее задание, и когда герой Тихонова смотрит на пламя, превращающее в пепел вместе с шифровкой надежду на скорое возвращение домой, мы вновь видим прежнего Исаева, не знающего слабостей, подчинившего всего себя борьбе…»

Поздней осенью 1972 года снимали последние эпизоды фильма. В частности, на Рижском вокзале запечатлели на пленку сцену проводов Штирлицем Кэтрин. На тот момент Градова была на третьем месяце беременности от своего мужа Андрея Миронова, но под пальто, которое ее героиня на себе носила, этого заметно не было. Кстати, в этом эпизоде был допущен очевидный ляп: на вагоне, рядом с которым стоит Кэт, было по-русски написано «56 тонн».

Когда в начале 1973 года фильм был смонтирован и его показали высокому телевизионному руководству, на голову режиссера посыпались первые упреки. Больше всех возмущались военные, которые заявили, что согласно фильму войну выиграли одни разведчики. Возразить им Лиознова не посмела, поэтому отправилась исправлять досадную оплошность. Она включила в фильм еще несколько сот метров документальной хроники, и претензии военных были сняты.

Инициатором другого скандала стал автор сценария Юлиан Семенов. Он заявил категорический протест, когда Лиознова вознамерилась стать соавтором сценария и в титрах поставить свою фамилию рядом с его (как мы помним, некоторые сцены в фильме Лиознова придумала сама). Когда противостояние между режиссером и сценаристом достигло высшей точки, было решено обратиться к помощи третейского судьи. Им был выбран Микаэл Таривердиев. Тот заявил, что Лиознова не должна выставлять себя в титрах как сценарист. Спор был разрешен, однако Лиознова в списки своих недругов внесла и Таривердиева (что закономерно, учитывая его «козлиную» принадлежность). Когда в 1976 году фильм выдвинули на соискание Государственной премии РСФСР, фамилию Таривердиева в списки не включили. В итоге премию получили четверо: Лиознова, Семенов, Тихонов, оператор Петр Катаев.

Премьера фильма состоялась в конце лета 1973 года: с 11 по 24 августа. В те дни, когда он демонстрировался, буквально вся страна прильнула к экранам своих телевизоров. И как гласят тогдашние милицейские сводки, по всей стране резко снизилась преступность.