Но одного его решения было мало. Кустинская серьёзно готовилась к пробам: чтобы соответствовать образу смешной девчонки, даже разрисовала лицо веснушками и изменила походку. После проб она с нетерпением ждала решения худсовета. Через некоторое время от знакомого она узнала, что картина уже снимается и в главной роли Надежда Румянцева. Дома был страшный скандал. Чулюкин оправдывался, что худсовет посчитал Кустинскую слишком красивой для образа Тоси. И в качестве примирения предложил ей роль Анфисы, но Кустинская отказалась. На роль Тоси пригласили Надежду Румянцеву, которая уже успешно снялась в фильме «Неподдающиеся» , где сыграла  очень задорную, очаровательную  и непосредственную девчонку. Утвердить ее было не сложно, так как на пробах Надежда очаровала всех своей естественностью и природным обаянием, вся съемочная группа помогала актрисе. Эта роль была как будто написана специально для нее. На момент работы над фильмом Румянцевой исполнился 31 год. Актера на мужскую роль, которому предстояло играть вместе с Румянцевой, уже искали непосредственно под нее. Например, актера Юрия Саранцева не взяли только из-за того, что он не очень хорошо смотрелся рядом с ней. На роль Ильи первоначально пробовали и Юрия Белова, но сверху пришло распоряжение: без всяких проб утвердить Николая Рыбникова. Рыбникову роль очень нравилась. Но даже несмотря на похудение актёра, герой Рыбникова, парень лет 25, выглядит в фильме как зрелый мужчина. Режиссер хотел предложить роль Ильи Вячеславу Шалевичу, но Николай Рыбников, который впоследствии и сыграл Илью, ухитрился похудеть на 20 кг, и успешно прошел пробы. Очень «героический» поступок ради роли… Но, к сожалению, актеры не выносили друг друга. Причиной этому послужило то, что Николай хотел сниматься в паре со своей любимой супругой Аллой Ларионовой и на съемка фильма появился, как звезда. К моменту снятия фильма он уже успешно снялся в нескольких картинах таких как «Высота» и «Весна на Заречной улице» , но Надежда Румянцева очень быстро убавила его пыл, объясняя все просто: «Фильм называется «Девчата», а значит, главная роль у женщин». А после того, как режиссеру пришлось переснимать несколько сцен из-за того ,что Рыбникову не удалось сыграть нежные чувства к Тосе, актер призадумался, заволновался и быстренько расстался со свой гордостью. После фильма Николай сыграл еще около десяти ролей в кино, но ни одна из них так и не встала вровень с «Девчатами». Роль Нади в фильме сыграла Инна Макарова, также на эту роль пробовалась Валентина Талызина, которая не подошла по типажу. Режиссер видел Надю этакой тихоней, которая смирилась с участью «своего парня» и мужчины дружили с ней, но не любили, которая была готова выйти замуж за Ксан Ксаныча по возрасту гораздо старше ее. Но Инна видела эту роль более сложной и волевой, она показала интересный сильный образ своей героини. В финале фильма был момент, где Надя отвергает ухаживания своего немолодого ухажера, отказывается от устроенной жизни, налаженного быта, потому что не любит его, но режиссер вырезал этот эпизод, за что актриса на него очень обиделась. Люсьена Овчинникова, она же Катя, в фильме сыграла почти что саму себя, настолько ей был близок образ и характер ее героини. Как говорит актриса, сниматься было легко и с удовольствием. "Ведь по фильму мы дружим с Тосей, в жизни мы тоже дружили с Надеждой Румянцевой",- рассказывала Люсьена . Также на роль Кати пробовалась Людмила Шагалова, но пробы были неудачными. «Мне очень запомнились пробы на роль Анфисы в фильме «Девчата», - говорит актриса Клара Лучко.  Роль меня очень заинтересовала и я бы с удовольствием поучаствовала в съемках картины. Я хорошо помню эту пробу. Я играла отрывок, когда девчата рассуждают о жизни в общежитии; очень хотелось сыграть, не знаю, почему меня не взяли. Я тогда расстроилась - и роль была интересной, и фильм получился замечательным». Зато на эту роль взяли другую – Светлану Дружинину. И она с радость приняла предложение, ведь до этой роли ей предлагали сыграть скучных сельских тружениц. Эта роль стала для нее  одной из самых любимых. Актерам и съемочной группе приходилось работать в тяжелых условиях. Лесоповал для съемок фильма устроили в студии на «Мосфильме». В павильонах построили целый поселок, на площадке посадили более трехсот деревьев, сделали Леспромхоз. Некоторые натурные съемки проходили на Северном Урале в реальном лесохозяйстве. Погода стояла очень холодная, морозы доходили до 50 градусов. Часть фильма снимали и в маленьком поселке Оленино Тверской области в августовскую жару ,на настоящей лесоперерабатывающий базе. На время съемок работы на базе решили не останавливать, а просто выделили для этого нижний склад. Там художники декораторы готовили декорации к фильму, укладывали бревна ватой и присыпали их нафталином, кран для перевозки бревен измазали известкой для иммитации холода. Там для актеров был построен домик, в котором они и проживали. Холод иммитировали ватой, солью, пенопластом, специальным  газом который при съемках был очень похож на пар. Актеры парились в тулупах и шапках. Многим в начале работы над фильмом казалось, что он пустоват и неинтересен, но в процессе работы стало понятно, что картину ждет успех. После выхода в прокат в 1961 году зрители были в восторге. Фильм породил в обществе много крылатых выражений, его цитировали почти на каждом углу. Российские критики молчали, никак не отзываясь о фильме, а зарубежные международные фестивали приглашали и с удовольствием раздавали награды. Так фильм получил премию в Эдинбурге в 1961, в Каннах и в Маль-дель-Плата в 1962. А за роль Тоси Кислицыной Надежда Румянцева была удостоена специального приза, ее назвали «Чаплином в юбке».