Съемки фильма начались в Запорожье в 1953 г. Они проходили на заводах «Запорожсталь» и «Днепроспецсталь». Для того, чтобы Николай Рыбников правдоподобно выглядел в образе рабочего, его отправили на завод, где он работал подручным сталевара и проводил у мартеновских печей по 8 часов в день. Его наставником стал ровесник – 23-летний парень Григорий Пометун, который уже тогда успел стать почетным металлургом за перевыполнение годового плана. Хотя все персонажи и сюжетные линии в сценарии были вымышленными, именно Григория Пометуна называют прототипом Саши Савченко, так как он во многом помог Николаю Рыбникову создать этот образ, и режиссер просил актера подражать его манере поведения и даже походке.
Позже Григорий Константинович не раз рассказывал журналистам о том, как проходила работа над фильмом: «Фильм начали снимать в 1953 году. Снимали долго, по кусочкам, он вышел через три года после начала съемок. Помню, как ко мне в цех привели Колю. Ему тогда, как и мне, было 23. Сказали: учи его всем премудростям профессии. Коля, кстати, себя не щадил. На обучение было всего недели полторы, но он справился. А когда пришло время съемок и Рыбникову выдали новую спецовку – выменял ее на ношеную робу у ребят, чтоб в фильме было все, как в жизни… Моя задача была научить Колю, как ходить на рабочей площадке, подходить к печи, показать все мои навыки в этой работе – в общем, весь технологический процесс. А еще – как с ребятами общаться и вести себя на «пятиминутках». В общем, я должен был показать кусочек маленькой металлургической жизни».
Молодого парня выбрали в качестве наставника актера для того, чтобы они быстрее нашли общий язык, и чтобы Рыбников не стеснялся расспрашивать его обо всех деталях производственного процесса. Их внешнее сходство было настолько заметным, что сталевара даже иногда путали со знаменитым актером. Однажды во время поездки по городам Сибири к Григорию Пометуну подошел один из чиновников и, увидев у него звезду Героя соцтруда, спросил: «Николай Николаевич, когда это тебе Героя дали?» С Рыбниковым они общались и в свободное от съемок время, и после их завершения – каждый раз, когда актер приезжал в Запорожье на День металлурга, он заходил в гости к приятелю. Они общались до самой смерти артиста. Заслуженный сталевар Украины Григорий Пометун проработал в мартеновском цехе «Запорожстали» 35 лет.
Школы рабочей молодежи тогда действительно существовали, и многие рабочие после смены приходили туда на занятия. Одна из учительниц 4-й школы рабочей молодежи, Светлана Косицына, рассказывала, что учила актрису Нину Иванову проводить диктант. Однажды она пришла к ней на урок и наблюдала за работой учительницы. Класс снимали в той же школе, а учительскую – в соседней 47-й средней школе.
Зима 1953 г. выдалась почти бесснежной, а по сценарию нужно было снимать вьюгу и заснеженные улицы. Для этого привезли фюзеляж «кукурузника» без крыльев и с пропеллером. Снег собирали со всей округи и бросали на пропеллер, он крутил хлопья и создавал иллюзию настоящей метели. В парке Энергетиков, где снимали один из эпизодов, снега было очень мало, и его собирали по всему парку и сносили на ступеньки, где героиня Нины Ивановой должна была поскользнуться и упасть. Несколько сцен успели снять в один из дней, когда в Запорожье и правда начался снегопад.
Многие жители Запорожья были уверены в том, что съемки действительно проходили на улице Заречной. Но в те времена улицы с таким названием еще не существовало – она появилась уже после выхода фильма. Недавно в городе установили два памятника герою Рыбникова Саше Савченко и один – героине Нины Ивановой, учительнице Татьяне Сергеевне. А часы влюбленных на бульваре Шевченко отбивают мелодию песни «Когда весна придет – не знаю», которая стала неофициальным гимном города.
Этот фильм стал кинодебютом режиссеров-однокурсников Марлена Хуциева и Феликса Миронера. Хуциев рассказывал: «Первый фильм – это всегда очень важно. «Весна на Заречной улице» – это, пожалуй, моя единственная картина, которая была сделана легко. Собралась очень дружная группа. Сценарий принадлежал Феликсу Миронеру, с которым мы жили в одной комнате в общежитии ВГИКа и вместе много писали. Снимали операторы Петр Тодоровский и Радомир Василевский – очень молодые, отчаянные, увлеченные. А время было замечательное – все было как-то легко».
Нина Иванова и Николай Рыбников так убедительно изображали влюбленную пару, что зрители были уверены в том, что у них на самом деле случился роман. Однако в действительности они не вызывали друг у друга симпатии – Рыбников все свободное от съемок время проводил с женой Аллой Ларионовой, а Нина Иванова и правда встретила свою судьбу на съемочной площадке. Вот только это был не актер, а оператор Радомир Василевский, с которым они поженились после окончания съемок. Авторы картины на встречах со зрителями рассказывали: «Татьяна Сергеевна в «Весне…» была так красива потому, что камера смотрела на нее влюбленными глазами оператора Радомира Василевского».
Премьера фильма состоялась в 1956 г., а цветную версию не теряющего популярности кинохита выпустили в 2010 г. В год выпуска фильм стал лидером кинопроката – тогда его посмотрели более 30 млн человек. По результатам опроса интернет-пользователей, «Весна на Заречной улице» вошла в топ-100 лучших российских фильмов.