Профессор Преображенский ставит смелые опыты, пытаясь превратить собаку Шарика в равного себе во всем человека. В результате получается некто Шариков. К сожалению, опыт доказывает, что собаке лучше оставаться собакой.
В роли Шарика снимали собаку по кличке Карай, владелец и дрессировщик — Елена Никифорова.
Кадры в фильме, где якобы представлена документальная хроника с участием трамвая, были сняты режиссёром в Ленинграде (Дегтярный пер., 7).
На роль Шарикова было восемь претендентов. Среди них были Николай Караченцов, Валерий Носик, Алексей Жарков. Однако Толоконников так хорошо показал себя на пробах, что режиссер Владимир Бортко решил утвердить именно его.
Фильм был снят на черно-белую пленку, а затем напечатан на цветной позитив, чтобы получить сепию. Такое колористическое решение было принято для стилизации под фильмы 20-х годов. Однако основной прокатный вариант ленты был полностью черно-белым, так как черно-белый позитив был дешевле цветного.
К созданию фильма оказался причастен бард Юлий Ким: им написаны вводящие зрителя в заблуждение песня «Суровые годы уходят», частушки, исполняемые Шариковым (« подходи, буржуй, глазик выколю») и марш красноармейцев («Белая гвардия наголову разбита, а Красную армию никто не разобьёт!»).
В фильме профессор Преображенский приглашает коллег для осмотра Шарикова. Один из них, профессор Персиков — это персонаж другой повести Булгакова «Роковые яйца». Pеплика начитанного дворника — это реплика персонажа из рассказа «Самоцветный быт». Прорицательница в цирке мадемуазель Жанна — персонаж рассказа «Мадмазель Жанна». История со «крестинами» младенцев Клары и Розы заимствована из фельетона «Золотые корреспонденции Ферапонта Ферапонтовича Капорцева», а сцена с медиумом — из рассказа «Спиритический сеанс».
Консультировал фильм академик АМН СССР, руководитель диабетологической клиники института эндокринологии и обмена веществ Минздрава СССР (Киев) А. С. Ефимов.
Специально для съёмок на шасси советского грузового автомобиля ГАЗ был построен легковой автомобиль, на котором Преображенский, Борменталь и Шариков выезжают в университет.