Во время работы над сценарием Быков консультировался с военными лётчиками. В результате многие герои имели реальный прототип.
Прообразом капитана Титаренко стали Герои Советского Союза Виталий Попков и Иван Лавейкин, а фамилия была позаимствована у лётчика Дмитрия Титоренко.
Вано списали с лётчика Вано Габуния, Зою — с заместителя командира эскадрильи «ночных ведьм» Надежды Поповой, Кузнечика — с Сергея Луганского.
Идея с нотами на самолёте принадлежала штурмовику Василию Емельяненко, летавшему на «музыкальном» Ил-2.
Из реальной жизни были взяты и знаменитые фразы «Махнул не глядя!» и «Я бы, товарищ командир, ещё больше фрицев сбил, да вы своим нижним бельём всех фрицев распугали».
Существовала на самом деле и «поющая эскадрилья» — в пятом гвардейском истребительном авиационном полку под командованием Василия Сталина.
Именно там служил лётчик Виталий Попков. В эскадрилье имелся собственный хор, а два самолета были подарены оркестром Утёсова — на одном из них красовалась надпись «Весёлые ребята».
В роли Скворцова режиссёр очень хотел снять Леонида Филатова, а Кузнечиком видел Владимира Конкина. Но руководство киностудии Довженко намекнуло, что не надо бы московских актёров, когда можно снять своих, киевских.
Впрочем, против Конкина особо не возражали, но актёра не отпустили со съёмочной площадки фильма «Как закалялась сталь». А Леонид Филатов всё-таки сыграл лётчика Скворцова, но совсем другого — в фильме «Экипаж» Александра Митты.
Леонид Быков с большим трудом добился утверждения на роль Макарыча комедийного актёра Алексея Смирнова. В фильме ему предстояло играть фронтовика, но начальники киностудии восприняли его кандидатуру в штыки: «Не бывать этому!
У него же тупое лицо!». Режиссёр очень обиделся и рассказал, что Смирнов вернулся с войны с пятью наградами в числе которых два ордена Славы, и если его не будет в фильме, то и фильма не будет. Актёра тут же утвердили.
Поначалу съёмки запретили — чиновников возмущало, что советские лётчики отвлекаются от героических подвигов на какое-то пение.
Но Быков не отчаялся — начал выступать в разных городах с чтением отрывков из сценария как отдельных художественных произведений.
Зрители неизменно приходили в восторг, и эта информация дошла до руководства.
А чуть позже на адрес киностудии пришло письмо от военного высокого чина, который писал, что «В бой идут одни „старики“» — это честный рассказ о войне и о тех, кто принёс стране победу.
Для того, чтобы на съёмочной площадке появились настоящие самолёты, Леонид Быков записался на приём к легендарному лётчику Александру Покрышкину.
Генерал сначала отнёсся к просьбе прохладно — тогда выходила масса проходных фильмов о войне и в то, что кто-то снимет настоящее кино, он уже не верил.
Но сценарий почитать взял. На следующий день Покрышкин распорядился выдать съёмочной группе целых пять самолётов! И не просто доставить их на аэродром, а ещё и придать им фронтовой вид.
Роль немецких истребителей выполнили чешские спортивные самолёты Z-326. Разрисовывали их по немецкому календарю 1944 года с фотографиями боевых машин. Раскрашивали самолёты гуашью, в которую для прочности добавили клей.
Дублёров Леонид Быков не любил и все трюки старался делать сам. Поднимать самолёты в воздух ему не давали, но запускать двигатель и рулить по аэродрому получалось вполне профессионально.
Правда он чуть было не испортил главный «ЯК» с нотами на борту — во время руления случайно попал колесом в яму, и самолёт «клюнул» носом взлётную полосу.
Отломилась лопасть пропеллера и заднее колесо вместе со стойкой. Самолёт пришлось срочно чинить прямо на месте.
На сдачу картины в Госкино были приглашены лётчики-фронтовики, которые и решили судьбу драмы — благодаря их отзывам «В бой идут одни „старики“» вышел на большие экраны, а Госкино даже поощрило создателей фильма премиями.
По итогам года лента заняла четвёртое место, что стало неожиданностью — в 70-х фильмы о войне в кинотеатрах не были популярны. А уже в наши дни появились памятники капитану Титаренко в Киеве и механику Макарычу в Харькове.
